هذا النظام الفريد سينهي حياته في انهيار عنيف للشريك في الثقب الأسود * وفي الاكتشاف الذي تم باستخدام تلسكوب شاندرا الفضائي وسيتم نشره اليوم (18.10.2007) في مجلة الطبيعة، باحثون إسرائيليون أيضًا الشركاء * مقابلة مع البروفيسور تسفي مزاها
تمكن فريق دولي من علماء الفلك بمشاركة فلكيين إسرائيليين من قياس كتلة ثقب أسود يتحرك حول شريكته في المجرة المجاورة M33، التي تبعد عن الأرض نحو 3 ملايين سنة ضوئية، وتبين أنه عبارة عن ثقب أسود. جسم ضخم كتلته 15.7 مرة كتلة شمسنا. وحتى الآن، لم يتم قياس مثل هذه الكتلة الكبيرة في ثقب أسود نجمي، وقد أصبح هذا الاكتشاف ممكنا بسبب قرب الثقب الأسود من نجم ضخم آخر - تبلغ كتلته 70 كتلة شمسية. ويدور الجسمان حول بعضهما البعض على مسافة تعادل عشر المسافة بين الأرض والشمس، أي على مسافة تلامس تقريبا من وجهة النظر الكونية.
ويضم الفريق الإسرائيلي البروفيسور تسفي مازا، مدير معهد ساكلر لعلم الفلك بجامعة تل أبيب، وطالب الأبحاث آفي شافورير. يظهر تقرير عن البحث الرائد في عدد 18 أكتوبر من المجلة العلمية المرموقة Nature.
إن تحرك الثقوب السوداء مع شركائها معروف منذ حوالي 40 عامًا. ووفقا للنظرية المقبولة، فإن مثل هذا النظام بدأ حياته كنظام من نجمين يتحركان حول بعضهما البعض في الفضاء. وأنهى النجم الأثقل من الاثنين حياته بانفجار هائل يسمى المستعر الأعظم، والذي ينشأ عن انهيار النجم في مركزه، ويضيء بضوء ساطع أقوى بمليارات المرات من ضوء الشمس. وفي نهاية الانفجار، يبقى ثقب أسود في قلب النجم المنفجر، والذي يستمر في الإحاطة بشريكه. تسقط المواد التي تمر من المرافق إلى الثقب الأسود بسرعات هائلة إلى حافة الثقب الأسود، وتسخن حتى تصل إلى ملايين الدرجات، وقبل دخول الثقب الأسود تنجح في إصدار الأشعة السينية (X-rays) التي كانت التقطتها المركبة الفضائية شاندرا.
يقول البروفيسور MZA: "أنا سعيد بحقيقة أننا قادرون على دراسة الثقوب السوداء، والتي فقط بسبب نظرية النسبية العامة لأينشتاين يمكننا افتراض وجودها". "أحدث المركبات الفضائية والتلسكوبات العملاقة تسمح لنا بدراسة الأنظمة في الفضاء. التي تبدو كما لو أنها مأخوذة من فيلم خيال علمي. إن الحقيقة التي تظهر أمام أعيننا تفوق أي خيال بشري."
يتشكل الثقب الأسود نتيجة انهيار نجم في نهاية حياته (عندما تحول معظم الهيدروجين الموجود فيه إلى هيليوم بالفعل). على الرغم من أن جميع النجوم تنهار، إذا كانت صغيرة، بأمر شمسنا، فإنها تنتهي حياتها كأقزام بيضاء بعد أن شهدت فترة من تضخم غلافها الجوي كعمالقة حمراء. النجوم التي تكون كتلتها وقت الانهيار أكبر - عدة كتل شمسية - تنهار تحت ثقلها إلى حد أن الذرات لم تعد قادرة على الإحاطة بالنواة وتقترب النيوترونات الموجودة في النواة من بعضها البعض، تاركة جزيئات مدمجة النجم - بحجم الأرض وكتلته أكبر من كتلة الشمس. إذا كان النجم أكبر، من 10 كتلة شمسية أو أكثر (على الرغم من عدم قياس الحد الدقيق) فإن الجاذبية الذاتية للنجم المنهار كبيرة جدًا لدرجة أنه حتى النيوترونات تنهار وتنهار فعليًا إلى نقطة واحدة في الفضاء - نقطة سوداء. فتحة. يسمى هذا الثقب الأسود ببساطة بالثقب الأسود النجمي. هناك نوع آخر من الثقوب السوداء، أكثر شيوعًا على الأقل من حيث القدرة على اكتشافها، وهي الثقوب السوداء الموجودة في مراكز معظم المجرات. وتصل كتلة هذه الثقوب السوداء إلى ملايين الكتل الشمسية، والفرضية هي أنها تشكلت من اندماج الثقوب السوداء النجمية التي ابتلعت أيضًا المادة النجمية وبين النجوم التي جاءت في طريقها.
من الصعب جدًا اكتشاف الثقوب السوداء النجمية. ولم يتم اكتشاف أكثر من 10-15 منها حتى الآن. ولو كان مثل هذا الثقب الأسود يقف على أطراف المجموعة الشمسية، فلن نشعر به حتى يسقط فيه بعض المذنبات الشارد، وعندما يصل إلى عتبة الثقب الأسود يصدر إشعاعات في نطاق الأشعة السينية. ولذلك، فإن معظم الثقوب السوداء النجمية التي تم اكتشافها هي تلك التي تنتمي إلى نظام نجمي ثنائي، أي أنها تدور حول نجم آخر (أو تدور حوله) على مقربة شديدة بحيث تصطدم الرياح الشمسية الصادرة عن ذلك النجم بالثقب الأسود، وعند ابتلاع هذه المادة، يصدر الثقب الأسود الأشعة السينية.
وتذكرنا ظروف الاكتشاف إلى حد ما باكتشاف كواكب خارج المجموعة الشمسية - فقد تم اكتشافه بفضل أن النجم الذي يدور حوله يخفيه مرة كل ثلاثة أيام ونصف لبضع ساعات.
وتم قياس الكتلة بمساعدة عمليات الرصد التي أجراها التلسكوب الفضائي في مجال الأشعة السينية شاندرا (Chandra) التابع لوكالة الفضاء الأمريكية ناسا (NASA)، والتلسكوب العملاق جيميني (Gemini) الموجود في مرتفعات أعلى جبل في هاواي. هذا القياس يجعل M33 X-7 أثقل ثقب أسود معروف حتى الآن في نظام ثنائي.
تكافح النظريات التقليدية لتطور النجوم الضخمة لشرح خصائص النظام الثنائي M33 X-7. وكان يجب أن يكون النجم الذي تشكل منه الثقب الأسود أثقل من شريكه حتى يصبح الأول ثقبًا أسود. نصف قطر مثل هذا النجم الثقيل أكبر من الحجم الحالي للنظام الثنائي. ومن ثم، فمن المحتمل أن النجوم الأصلية تشكلت على مسافة أكبر من المسافة الحالية واقتربت من بعضها البعض أثناء وجودها في الغلاف الجوي الخارجي المشترك. تؤدي هذه العملية عادةً إلى التخلص من كمية كبيرة من المواد خارج النظام. ولذلك، فإننا لا نفهم تماما كيف تمكن النجم المنفجر من خلق ثقب أسود تبلغ كتلته 15.7 مرة كتلة الشمس. يقول جيروم أوروس من جامعة سان دييغو في الولايات المتحدة، المؤلف الأول للدراسة: "يثير هذا الاكتشاف تساؤلات حول كيفية تشكل مثل هذا الثقب الأسود".
يقول جيفري مكلينتوك، مؤلف آخر للورقة البحثية، من مركز الفيزياء الفلكية التابع لمعهد سميثسونيان وجامعة هارفارد في كامبريدج، ماساتشوستس: "هذا نجم عملاق لديه شريك وهو ثقب أسود عملاق". "في نهاية المطاف، سينهي الشريك النجمي أيضًا حياته في انفجار سوبر نوفا ومن ثم سيتم تشكيل نظام مزدوج مع ثقبين أسودين."
وكان فولفغانغ فيتش من معهد ماكس بلانك بالقرب من ميونيخ بألمانيا، وهو مؤلف آخر للورقة البحثية، هو المؤلف الأول لورقة سابقة اكتشفت الثقب الأسود باستخدام الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب شاندرا الفضائي. ويعد M33 X-7 أول ثقب أسود يتم اكتشافه في نظام ثنائي تحدث فيه حالات شاذة، حيث يقوم الشريك بحجب الثقب الأسود ومحيطه بشكل دوري. تتيح هذه العيوب قياس كتل الثقب الأسود وشريكه بدقة شديدة. يقول فيتش: "نظرًا لأن الثقب الأسود معيب، ولأنه يمتلك كتلة كبيرة جدًا، فهي فرصة فريدة لاختبار النظريات الفيزيائية الفلكية المقبولة".
كيف تم الاكتشاف؟
البروفيسور مازا: "نظرت المركبة الفضائية إلى المنطقة التي تحتوي على جزء من مجرة M-33 لمدة 26 ساعة متتالية. تلقى العلماء على الأرض بيانات المراقبة وقاموا بتقسيم النجوم الفردية فيما بينهم لتحليلها. أظهر التحليل أن شدة الإشعاع السينية لهذا المصدر، هذا المصدر X-7، تنخفض شدة الإشعاع السينية إلى الصفر تقريبًا، انتظر بضع ساعات وفجأة ترتفع مرة أخرى. أي أن هناك خللاً هنا. عندما ترى شيئًا كهذا ويتكرر، تدرك أن هناك نوعًا من الظاهرة الدورية هنا - نجمان يدوران حول بعضهما البعض ويتم إخفاء مصدر الأشعة السينية من قبل الشريك. وهكذا اكتشفنا أن هناك كسوفًا هنا - نظام مزدوج يدور حول نفسه وهذا أكثر ما يميز النظام الفريد - أن مصدر الأشعة السينية يتعرض لكسوف كل ثلاثة أيام ونصف، ويختفي لمدة بضع ساعات ثم يعود ليشع X بكامل قوته.
كيف تعرف أنه في الواقع ثقب أسود؟
أساسا وفقا للكتلة. قمنا بملاحظات تفصيلية للغاية بالتلسكوبات الضوئية لمتابعة الشريك ومن زمن الدورة وقياس سرعة تحرك الشريك والكسوف يمكننا تقدير كتلة مصدر الأشعة السينية ويخرج بـ 15.7 كتلة شمسية ، ولا يمكن أن يكون أي نجم مضغوط آخر نعرفه، وليس قزمًا أبيض، وليس نجمًا نيوترونيًا، كل هذه الأشياء لها كتلة 3/XNUMX و XNUMX كتلة شمسية. وتوضح لنا طبيعة الأشعة السينية أيضًا أن هذه الأشعة السينية تنبعث عادة بالقرب من حافة الثقب الأسود.
هل يهدد بابتلاع شريكه؟
يلتفون حول بعضهم البعض بشكل قريب جدًا ولكن آمنين. بالمعدل الحالي، سيستغرق استهلاك كل الكتلة مئات الملايين من السنين. قبل وقت طويل من انتفاخ الرفيق وانسكابه بشكل كبير في الثقب الأسود، سيكون النظام أعلى بكثير مما هو عليه اليوم.
في الرسم التوضيحي المأخوذ من المقال الذي ظهر هذا الأسبوع في مجلة Nature المرموقة، يتم وصف مراحل تطور النجم المزدوج. يبدأ النجم رقم 1 في الانتفاخ (المرحلة أ) حتى يبتلع غلافه النجم رقم 2 (المرحلة ب). أثناء حركة النجم 2، يتم التخلص من غلاف النجم 1 ويقترب النجمان (الخطوة ج).
ثم ينفجر النجم 1، مكونًا الثقب الأسود المكتشف حديثًا.
تعليقات 14
إهداء ليهوذا من رئيس الملائكة "الخزانة الأبدية" للعالمين.
عندما يتوقف قلبه ويصمت
في وقت الموت، سوف تكون دائما يتيم
عندما ينطفئ، دع الشمعة تضيء
لن يكون هناك، لم يكن هناك، مثل لا شيء.
عندما انضم إلى المنخفض في ناتز
عندما يوقع الملاك الثابت
عندما سمح لأورا بالختم
لن يعيش أي حيوان بدون حماية.
عندما خان العدالة ليجاهد
عندما يتم التهام كلام الأبرياء
عندما تغادر روحه الخارج
لن يرى، ولم يرى، وليس له الحق.
إلى والدي
وفيما يلي اقتباس من المقال
"هذا المصدر - X-7، تنخفض شدة الأشعة السينية إلى الصفر تقريبًا، انتظر بضع ساعات وفجأة ترتفع مرة أخرى. وهذا يعني أن هناك كسوفًا هنا"
أعني أنه تمت تغطيته بالكامل لبضع ساعات وهو أمر لا يتوافق بعض الشيء مع اقتراحك، ولكن ربما.
أعتقد أنه من المفيد أن نطلب من البروفيسور تسفي مازا توضيح هذه المسألة.
سابدارمش يهودا
هيا، إنه مجرد عمل.
شرح بسيط للسؤال الذي يتكشف هنا!
ولكي يحدث كسوف كلي، يجب أن تكون الأرض في مستوى دوران النجمين. إذا كانت الأرض (أو بسبب المسافة الكبيرة، النظام الشمسي بأكمله) ستكون قليلاً على جانب المستوى. وسيكون الخسوف جزئيا فتقل شدة الإشعاع ولكن ليس إلى الصفر!!
لقد لاحظت أن الأشخاص التشهيريين يختبئون دائمًا خلف الأسماء المستعارة. لن أرد على هذا وأقترح على الآخرين أن يفعلوا ذلك أيضًا.
سابدارمش يهودا
أنتم مجموعة من الناس يعيشون في عالم الخيال، أطفال صغار يأتون بأفكار لا يستطيعون فهمها، دون أي حجة أو نقص في الأدلة.
إلى عامي بكر شالوم
سيتم تنفيذ الإيدوش إذا وقف جسم ثقيل بيننا وبين النجم الخاص - الذي سيكون إشعاعه خاصا، أي أن الذي سيقوم بالإيدوش هنا سيكون النجم الثاني الذي تبلغ كتلته حوالي 70 كتلة شمسية. صحيح أنها كتلة ثقيلة وأفترض أنها يمكن أن تقوم ببعض التنظيفات الجادة. إذا علمت أن شمسنا تدور حوالي 1.6 ثانية قوسية، فإن نجمًا أثقل منها بسبعين مرة سيدور لحوالي بضع عشرات من الثواني القوسية وربما حتى دقيقة قوسية، لكن هذا لا يكفي لأن هنا القرب المتبقي من الشمس. الثقب الأسود إلى النجم الآخر والذي يبعد حوالي 15 مليون كيلومتر تؤخذ بعين الاعتبار M، عُشر وحدة فلكية، وهذا قريب جدًا وتحتاج إلى تكبير أكبر بكثير من دقيقة قوسية للحصول على النتيجة التي تتحدث عنها أي أنه لا يبدو لي أن التكبير يمكن أن يفسر ضعف الأشعة السينية أثناء الكسوف.
توجد هنا أجزاء وأجزاء من المعلومات حول الاكتشاف ويصعب علي تحليلها بشكل يتجاوز ما هو مكتوب في المقال، وذلك أيضًا بسبب قلة معرفتي بموضوع الإشعاع الصادر من النجوم بشكل عام، والثقوب السوداء بشكل خاص.
وبالنسبة للمحاضرة، صدقوني أن جفعات أولغا بالقرب من الخضيرة تبعد نصف ساعة بالسيارة والمرصد هناك مذهل بكل بساطة، لذلك ربما لا يزال الأمر يستحق بذل الجهد.
سأكون سعيدًا إذا قام شخص ما برفع القفاز ودعاني لإلقاء محاضرة في منطقة تل أبيب.
ربما أنت السيد عامي بشار، لديك اتصالات، ويسعدني أن ألقي محاضرة.
كل خير
سابدارمش يهودا
ليسبدراميش يهودا،
قد يكون سؤالي غبيا، لكن هل هناك احتمال أن تكون جاذبية الثقب الأسود هي التي تسبب وصول الإشعاع الصادر من النجم أثناء الكسوف إلى مجساتنا وبالتالي لا يصل الإشعاع إلى الصفر فعلا؟ لنفترض أنه يوجد بين التلسكوب والنجم الكبير ثقب أسود يبلغ إشعاعه المقاس صفرًا حرفيًا، ولكن من جوانبه تتمكن العديد من نفاثات الطاقة الصادرة من النجم من التدخل والوصول إلى جهاز القياس.
وأمر آخر متى ستلقي محاضرة في أماكن أقل ظلمة؟ مثلا في تل أبيب؟
ليرون
نحن نتفق مع رقم الأشعة السينية، ولكن لاحظ الاقتباس من المقال:-
"كما توضح لنا طبيعة الأشعة السينية أن هذه الأشعة السينية عادة ما تنبعث بالقرب من حافة الثقب الأسود"
عادة ما تترك الكلمات بعض الشك.
بالإضافة إلى ذلك، سيكتب في المقال أن الأشعة السينية تنخفض إلى ما يقرب من الصفر أثناء الكسوف، وأتساءل لماذا لا تصل إلى الصفر (ليس تقريبًا)، هل يرجع ذلك إلى أن هذا الإشعاع له مصادر أخرى أيضًا؟ ، فما مدى ثقتنا في أنه ثقب أسود؟
وفيما يتعلق بالكتلة المظلمة، حسنًا، هنا نتفق بيننا، وإذا كنت ترغب في تعزيز آرائك حول الكتلة المظلمة، فأنت مدعو لمحاضرتي حول هذا الموضوع يوم الأحد القادم 21.10.2007 أكتوبر XNUMX الساعة الثامنة صباحًا المساء في تكنود في جفعات أولغا.
وسأقوم هناك بتحليل جميع البدائل الممكنة لتفسير حركة المجرات الحلزونية، باستثناء الكتلة المظلمة.
وبطبيعة الحال، بقية إسرائيل مدعوة أيضا.
اتمنى لك يوم جيد
سابدارمش يهودا
إلى عامي - هناك إجابة بسيطة على ذلك، كان هناك حظر حتى الساعة الثامنة مساءً لكنني كنت حاضرًا في الحدث طوال اليوم ولم يكن لدي الوقت للعمل على المقال. في YNET كتبت نسخة للعامة وأرسلتها، وأضفت كل المواد العلمية في نهاية المقال. كنت بحاجة إلى الوقت والتركيز من أجل ذلك، وكذلك الوقت للعناية بالصور وتحميلها على الموقع. ولم أرغب في القيام بذلك على ساق واحدة.
الثقب الأسود ليس غير تقليدي إلى هذا الحد، وقد تمت دراسته
باستخدام النسبية العامة والكميات (السلاسل).
لقد جادلنا بأن ما هو هذا التفرد أقل وضوحًا للعلم اليوم
ولكن في المستقبل ربما يصبح الأمر واضحا. أسود واضح جدا أسود موجود.
ومن الواضح تماما من الخصائص الموصوفة أنه ليس شيئا آخر.
تنبعث منها الأشعة السينية.
والأقل تقليدية بكثير هي المادة المظلمة التي تحبها السحب
سحابة سوداء فوق الفيزياء. في رأيي، الإجابتان مرتبطتان - ولكن بما أن هذه ليست نظرية علمية من الدرجة الأولى، فلن أشرح السبب.
ماذا سيفعل الشخص الذي لا يؤمن بحقيقة الثقوب السوداء عندما يقرأ مقالاً مثل هذا؟
في البداية اقتنعت بالتفاصيل التالية:-
هناك نجمان يدوران حول بعضهما البعض حول مركز ثقل مشترك، أحدهما كتلته 15.7 كتلة شمسية والآخر 79 كتلة شمسية. النجم الأصغر يصدر الأشعة السينية.
ليس لدي أي جدال مع مؤلفي المقال حول هذا الموضوع.
لكنني لم أكن مقتنعًا بأنه لا بد أن يكون ثقبًا أسود.
ألا يوجد حقًا تفسير تقليدي آخر للظاهرة المذكورة أعلاه؟
سابدارمش يهودا
في نهاية العملية، سيتم الحصول على ثقب أسود كبير كتلته 85.7 كتلة شمسية تقريبًا؟ وماذا ستكون حركته بعد الاتحاد؟ فهل سيتم قذفه من قوة دورانه حول النجم الكبير المتقلص مع زيادة كتلة الثقب الأسود؟
بمرور الوقت، سيبدأ النجم الثقيل، الذي من المحتمل أن يكون مركز كتلته المشترك أقرب إليه، في التضاءل بينما يصبح الثقب الأسود أكثر سمنة وسيبدأ مركز الكتلة المشترك في التحرك نحو الثقب الأسود حتى في مرحلة ما سيتحول النجم بأكمله إلى نجم ثقيل. تتركز في التفرد؟ وفي المنتصف، بينما يحدث كل هذا، بدلًا من دوران الثقب الأسود حول النجم، سيبدأ النجم بالدوران حول الثقب الأسود المتنامي.
أيها الرجل الأسود القياسي، هل نسبة المادة مماثلة لنسبة المادة في الكون؟ هل يمكن أن يتم إنشاء ثقب أسود من المادة المظلمة مسبقًا، وإذا كان الأمر كذلك، فما هو الفرق في الإشعاع في أفق الحدث لمثل هذا الثقب الأسود - إذا كان هناك أي اختلاف على الإطلاق؟
والسؤال الأهم: آفي بيليزوفسكي - لماذا ينشر مقال للعالم أولاً على YNET قبل نشره في العالم؟ هل فخر الوحدة أيضًا فخر مظلم؟
تحياتي لكم أيها الأصدقاء وشكرا على المقال الرائع
عامي بشار