علماء يكتشفون تفاصيل جديدة عن الثقوب السوداء

ساعدت صور راديوية مثيرة للإشعاعات المتدفقة من ثقب أسود فائق الكتلة، علماء الفلك على تأكيد عمل الثقوب السوداء "الصغيرة" بطريقة عمل الثقوب السوداء الأكبر نفسها.
والتقط تلسكوب Event Horizon، ويأتي عبارة عن شبكة عالمية من التلسكوبات الراديوية، تفاصيل الثقب الأسود العملاق في قلب المجرة الراديوية القريبة Centaurus A.
ورسم الفريق نفسه أول صورة مباشرة لثقب أسود عندما صوّر الظاهرة النجمية العملاقة Messier 87 في عام 2019.
إقرأ أيضًا | صور مذهلة ل«الألعاب النارية الكونية الملونة»
ووجه الفريق، الذي يضم علماء فلك من معهد ماكس بلانك في ألمانيا، تلسكوبات راديوية إلى نفاثات ضخمة من البلازما قادمة من مركز مجرة Centaurus A، التي تبعد حوالي 13 مليون سنة ضوئية عن الأرض.
وتُظهر البيانات أن البلازما التي أطلقها الثقب الخلفي أكثر إشراقا عند الحواف من المركز، وهو شيء يُرى أيضا في نفاثات الثقب الأسود الأخرى، ولكنه لم يكن واضحا أبدا.
ويقولون إن الصور والبيانات الجديدة التي جُمعت، ستسمح بالتصوير المباشر عالي الدقة في المستقبل للثقب الأسود نفسه، باستخدام التلسكوبات الفضائية المستقبلية.
وجد الباحثون أيضا أن ملاحظاتهم تتطابق مع ما يمكن توقعه من نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، ويقترحون أن أكبر الثقوب السوداء الهائلة هي "نسخ موسعة" من الثقوب السوداء الأصغر.
وفي مركز Centaurus A يوجد ثقب أسود كتلته 55 مليون شمس، ودُرس الثقب الأسود الهائل في المركز على نطاق واسع، ويرجع ذلك جزئيًا إلى التدفق النسبي المنبعث والمرئي في الأشعة السينية وأطوال موجات الراديو.
وتتغذى الثقوب السوداء الهائلة الموجودة في مركز المجرات مثل Centaurus A، على الغاز والغبار الذي ينجذب بواسطة الجاذبية الهائلة.
وتطلق هذه العملية كميات هائلة من الطاقة، ويقال إن المجرة تصبح "نشطة". وتقع معظم المادة بالقرب من حافة الثقب الأسود.
ومع ذلك، فإن بعض الجسيمات المحيطة تفلت من لحظات قبل التقاطها وتنفجر بعيدًا في الفضاء بسرعات تقترب من سرعة الضوء. وهذه النفاثات، وهي واحدة من أكثر سمات المجرات غموضًا وحيوية، ولدت من هذه الجسيمات الهاربة.
واعتمد علماء الفلك على نماذج مختلفة لكيفية تصرف المادة بالقرب من الثقب الأسود لفهم هذه العملية بشكل أفضل. ولا يعرفون بالضبط كيف يتم إطلاق النفاثات من المنطقة المركزية لمجرة، أو كيف تمتد على نطاقات أكبر من المجرات المضيفة دون تشتت.
ويهدف تلسكوب Event Horizon إلى حل هذا اللغز ومعرفة المزيد عن الثقوب السوداء، بالإضافة إلى سبب ظهور حواف النفاثات أكثر إشراقا من المناطق المركزية.
وقال ماتياس كادلر من جامعة فورتسبورغ في ألمانيا: "نحن الآن قادرون على استبعاد النماذج النفاثة النظرية غير القادرة على إعادة إنتاج هذا السطوع".
ومن خلال ملاحظات التلسكوب (EHT) الجديدة لانبعاثات Centaurus A النفاثة، حُدد الموقع المحتمل للثقب الأسود عند نقطة إطلاق الانبعاث.
وبناء على هذا الموقع، يتوقع الباحثون أن الملاحظات المستقبلية بطول موجي أقصر ودقة أعلى ستكون قادرة على تصوير الثقب الأسود المركزي في Centaurus A.
وسيتطلب ذلك استخدام مراصد الأقمار الصناعية الفضائية، لأن البيانات من تلسكوبات الأرض ليست عالية الدقة بدرجة كافية.
ويقول هينو فالك، عضو مجلس إدارة EHT وأستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة رادبود: "تُظهر النتائج الجديدة أن EHT يوفر كنزا دفينا من البيانات حول التنوع الغني للثقوب السوداء، ولا يزال هناك المزيد في المستقبل".
ولمراقبة مجرة Centaurus A، استخدم تعاون EHT مقياس التداخل الأساسي الطويل جدا (VLBI)، وهي التقنية المستخدمة لتصوير الثقب الأسود في M87.
وانضم تحالف من ثمانية تلسكوبات حول العالم معا لإنشاء تلسكوب Event Horizon الافتراضي، ويشمل تعاون EHT أكثر من 300 باحث من إفريقيا وآسيا وأوروبا وأمريكا الشمالية والجنوبية.
ويدعم الاكتشاف فكرة أن الثقوب السوداء الضخمة هي نسخ موسعة من نظيراتها الأخف وزنا.