أعلن علماء الفلك يوم الخميس أنهم اخترقوا حجاب الظلام والغبار في مركز مجرتنا درب التبانة لالتقاط الصورة الأولى لـ “العملاق الجميل”، ويتعلق الأمر بثقب أسود هائل.
وتعد الثقوب السوداء أجساما ذات كثافة غير عادية لها جاذبية هائلة لدرجة أنه لا يمكن حتى للضوء أن يفلت منها، مما يجعل مشاهدتها صعبة للغاية.
الثقب الأسود المسمى “ساجيتارياس A” هو ثاني ثقب يتم تصويره على الإطلاق.
وتم إنجاز هذا العمل الفريد من خلال نفس آلية التعاون الدولي التي اعتمدت على تلسكوب إيفنت هوريزون (تلسكوب أفق الحدث)
التي كشفت في سنة 2019 النقاب عن أول صورة على الإطلاق لثقب أسود وكان في قلب مجرة أخرى.
أظهرت الصورة، التي تم نشرها في ستة مؤتمرات صحفية متزامنة في واشنطن وحول العالم، كعكة متكتلة من الانبعاثات اللاسلكية تؤطر مساحة فارغة.
من جهتها، أشادت عالمة الفلك بجامعة أريزونا، فريال أوزيل، في مؤتمر صحفي بواشنطن، بما أطلقت عليه “أول صورة مباشرة للعملاق الجميل في وسط مجرتنا”،
وهو حلقة متوهجة بالألوان الأحمر والأصفر والأبيض حول مركز أشد ظلاما وقتامة.
يعد الدكتور أوزيل جزءًا من مشروع تلسكوب إيفنت هوريزون، وهو تعاون يضم أكثر من 300 عالم من 13 مؤسسة
تدير شبكة عالمية متنامية من التلسكوبات التي تشكل تلسكوبًا كبيرًا بحجم الأرض.
نُشرت نتائج الفريق يوم الخميس في مجلة أستروفيزيكال جورنال ليترز.
قال الدكتور أوزيل: “قابلت هذا الثقب الأسود منذ 20 عامًا وأحببته وحاولت فهمه منذ ذلك الحين”. “ولكن حتى الآن، لم تكن لدينا الصورة المباشرة.”
هذه الصورة، وهي أول صورة يتم التقاطها للثقب الأسود، محفوظة الآن في متحف الفن الحديث في نيويورك.
وقال شيبرد دويلمان، عالم الفلك في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية، في ذلك الوقت:
“لقد رأينا ما اعتقدنا أنه” غير مرئي “.
قال علماء الفلك إن النتيجة الجديدة ستؤدي إلى فهم أفضل للجاذبية وتطور المجرات وكيف يمكن حتى لغيوم النجوم التي تبدو هادئة مثل درب التبانة،
أن تولد الكوازارات، وينابيع الطاقة الهائلة التي يمكن رؤيتها عبر الكون.
تؤكد الأخبار أيضًا على ورقة بحثية تعود إلى عام 1971 لمارتن ريس من جامعة كامبريدج وزميله دونالد ليندن بيل،
والذي توفي في عام 2018، والتي تشير إلى أن الثقوب السوداء الهائلة كانت مصدر طاقة الكوازارات.
وقال الدكتور أوزيل إن تشابه الصورة الجديدة مع صورة عام 2019 أظهر أن الصورة السابقة لم تكن مصادفة.
في مقابلة، لاحظ بيتر جاليسون، الفيزيائي والمؤرخ في جامعة هارفارد وعضو في التعاون، أن الثقب الأسود M87 كان حجمه 1500 مرة مثل درب التبانة.
عادة في الفيزياء أو علم الفلك، عندما يزيد شيء ما بمعامل 10 أو أكثر، كل شيء يتغير.
وقال الدكتور جاليسون: “التشابه عبر هذا النطاق الهائل مذهل”.
في الحدث الإخباري يوم الخميس، قال مايكل جونسون، عضو الفريق وأيضًا في مركز هارفارد سميثسونيان:
“هذا تحقق غير عادي من نظرية النسبية العامة لأينشتاين.”
كانت الثقوب السوداء نتيجة غير مرحب بها للنظرية النسبية العامة، التي عزت الجاذبية إلى تشوه المكان والزمان بالمادة والطاقة.
أدت نظرة أينشتاين المتعمقة إلى مفهوم جديد للكون، حيث يمكن للزمكان أن يرتجف، وينحني، ويمزق، ويتمدد،
بل ويختفي إلى الأبد في فجوة الثقب الأسود، وهو كيان له جاذبية قوية لدرجة أنه لا يمكن حتى للضوء الهروب.
لم يوافق أينشتاين على هذه الفكرة، لكن من المعروف الآن أن الكون مليء بالثقوب السوداء.
العديد من بقايا النجوم الميتة التي انهارت على نفسها واستمرت.
ولكن يبدو أن هناك ثقبًا أسود في مركز كل مجرة تقريبًا، بما في ذلك مجرتنا، يمكن أن يصل حجمه إلى ملايين أو مليارات المرات مثل شمسنا.
من المفارقات، على الرغم من قدرتها على ابتلاع الضوء، فإن الثقوب السوداء هي أكثر الأجسام إضاءة في الكون.
يتم تسخين المواد – الغاز والغبار والنجوم الممزقة – التي تسقط في ثقب أسود إلى ملايين الدرجات في دوامة كثيفة من الحقول الكهرومغناطيسية.
يقع جزء من هذه المادة في الثقب الأسود، لكن جزءًا منه يتدفق بفعل ضغوط هائلة ومجالات مغناطيسية.
مثل هذه الألعاب النارية – الكوازارات – يمكن أن تتفوق على المجرات بألف ضعف.
دفع اكتشافهم في أوائل الستينيات علماء الفيزياء والفلك إلى أخذ فكرة وجود الثقوب السوداء على محمل الجد.
ما أدى إلى ظهور مثل هذه العملاقة من العدم هو لغزا.
منذ عام 1974، من المعروف أن مركز درب التبانة يتزامن مع مصدر خافت للضوضاء الراديوية يسمى “ساجيتارياس A” (يُطلق عليه Sagittarius A-star).
قام علماء الفلك خارج الأرض بحساب أن كل ما كان موجودًا به كتلة 4.14 مليون شمس وكان محصورًا داخل كرة بحجم مدار عطارد حول الشمس.
توصلوا إلى هذا التقدير من خلال تتبع مدارات النجوم وسحب الغاز التي تدور حول مركز مجرة درب التبانة وقياس سرعاتها عند ثلث سرعة الضوء.
تقديراً لإنجازاتهم، فاز الدكتور جنزيل والدكتور جيز بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020.
إثبات أنه كان ثقبًا أسودًا كان عملًا آخر تمامًا.
في عام 1967، اقترح الفيزيائي جيمس باردين أن الثقب الأسود سيكون مرئيًا للمراقبين كدائرة مظلمة شبحية وسط ضباب موجات الراديو.
ستؤدي جاذبية الثقب الأسود إلى تشويه وتضخيم صورته، مما ينتج عنه ظل يبلغ قطره حوالي 50 مليون ميل، ويظهر بحجم كبير من الأرض مثل البرتقالة على القمر،
وفقًا للحسابات التي أجريت في عام 2000 بقلم إريك أغول من جامعة واشنطن وهاينو فالك من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في ألمانيا وفولفيو ميليا من جامعة أريزونا.
ومنذ ذلك الحين، حاول علماء الفلك شحذ حدة تلسكوباتهم لحل ظل ذلك اللون البرتقالي.
لكن الإلكترونات والبروتونات المتأينة في الفضاء بين النجوم تشتت موجات الراديو إلى ضبابية تحجب تفاصيل المصدر.
لرؤية أعمق في ظل الثقب الأسود، كان على الباحثين أن يكونوا قادرين على ضبط تلسكوباتهم الراديوية لأطوال موجية أقصر يمكنها اختراق الضباب، وكانوا بحاجة إلى تلسكوب أكبر.
في عام 2009، شكل الدكتور دويلمان وزملاؤه تلسكوب أفق الحدث، الذي سمي على اسم نقطة اللاعودة حول الثقب الأسود.
حقق الفريق أول انتصار له في أبريل 2019، عندما قدم صورة للثقب الأسود M87.
في عام 2021، صقل أعضاء الفريق بياناتهم للكشف عن المجالات المغناطيسية التي تدور حول الثقب الأسود.
تم تسجيل بيانات “ساجيتارياس A” خلال نفس عملية المراقبة في عام 2017 التي أنتجت صورة M87، ولكن مع 8 بدلاً من 7 هوائيات
لأن الفريق كان قادرًا على تضمين تلسكوب القطب الجنوبي الذي لا يمكنه رؤية M87.
يعتبر الثقب الأسود لمجرة درب التبانة “عملاقًا جميلا” مقارنةً بالثقب الموجود في M87، والذي يرسل النجوم الزائفة للتصوير عبر الفضاء.
وقال الدكتور جونسون عن “ساجيتارياس A”:
“إنها تبعث فقط بعضا من الطاقة مثل الشمس، على الرغم من كونها أكبر بأربعة ملايين مرة.”
والسبب الوحيد الذي يجعلنا نتمكن من دراسته على الإطلاق هو أنه في مجرتنا “.
كانت مراقبة الثقب الأسود الخاص بنا أكثر صعوبة من تلك الموجودة في M87 لسبب آخر:
في أقل من واحد في الألف من كتلة وحجم ثقب M87، يتطور ثقبنا أسرع بأكثر من ألف مرة، ويغير مظهره كل خمس دقائق.
باستخدام تقنية تسمى قياس التداخل الأساسي الطويل جدًا، تم إقران الهوائيات في الشبكة مع بعضها واحدًا تلو الآخر.
كلما زاد عدد التلسكوبات في الشبكة، زادت إمكانية إجراء مثل هذا التداخل ومقارنة نتائجه.
إقرأ أيضا:
يمكن أن تبدأ خوارزميات الكمبيوتر بعد ذلك في ملء البيانات المفقودة ومحاكاة الهيكل المحتمل لقرص الثقب الأسود.
صورت معظم عمليات المحاكاة هذه حلقة بحجم مدار عطارد، بما يتوافق مع التوقعات من معادلات أينشتاين والملاحظات التي أجراها الدكتور جينزل والدكتور جيز.
قالت ليا ميديروس، عضو الفريق وعالمة الفيزياء الفلكية في معهد الدراسات المتقدمة في برينستون، نيوجيرسي:
“من المذهل أن النتائج التي توصلنا إليها تدعم التوقعات التي تم إجراؤها منذ أكثر من 100 عام”.
قدرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن الثقب الأسود يجب أن يكون أكثر ضوضاءً واضطرابًا.
قالت بريا ناتاراجان ، عالمة الفلك بجامعة ييل والتي تدرس الثقوب السوداء وتكوين المجرات: “هناك شيء مفقود”.
الهدف التالي للدكتور Doeleman هو توسيع الشبكة لتشمل المزيد من الهوائيات والحصول على تغطية كافية لإنتاج فيلم عن ثقب درب التبانة الأسود.
سيكون التحدي الذي يواجه سينما الثقب الأسود هو تحديد الهيكل الأساسي للثقب الأسود من المادة التي تدور فيه.
قال كيب ثورن، الحائز على جائزة نوبل وخبير الثقب الأسود في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، إنه كان ينتظر بفارغ الصبر أفلامًا موثوقة لتدفق الغاز حول الثقب الأسود:
“هذا هو المكان الذي قد تأتي فيه رؤى جديدة وربما مفاجآت كبيرة”.
يمكن أن تكون النتائج مذهلة وغنية بالمعلومات، وفقا لجانا ليفين، عالمة الجاذبية في كلية بارنارد بجامعة كولومبيا، والتي لم تكن جزءًا من المشروع.