أحد أفضل مناظرنا للثقب الأسود الهائل في قلب درب التبانة

Send

يوجد ثقب أسود ضخم لا يمكن تخيله في قلب درب التبانة. لكن بالطبع ، لم يسبق لأحد أن رأى أحدًا (نوعًا ما ، أكثر من ذلك لاحقًا): كل ذلك يعتمد على أدلة أخرى غير الملاحظة المباشرة.

SMBH لدرب التبانة يسمى القوس A * (Sgr. A *) وهو أكبر بحوالي 4 مليون مرة من الشمس. يعرف العلماء أنها موجودة لأنه يمكننا ملاحظة تأثيرها على المادة التي تقترب منها كثيرًا. الآن ، لدينا واحدة من أفضل وجهات نظرنا حتى الآن من Sgr. A * ، بفضل فريق من العلماء يستخدمون تقنية تسمى قياس التداخل.

As Sgr. تجذب جاذبية * A الغاز والغبار نحوه ، ويدور الغاز والغبار حول الحفرة. تشع كمية هائلة من الطاقة بطريقة ما ، والتي يمكن للفلكيين رؤيتها. لكن الفلكيين ليسوا متأكدين تمامًا مما يطلق هذه الطاقة. هل هي قادمة من المادة الدوامة؟ أم أنها قادمة من الطائرات التي تطلق النار بعيدًا عن الحفرة؟

"لقد تم مناقشة مصدر الإشعاع من Sgr A * لعقود."

مايكل جونسون من مركز الفيزياء الفلكية | هارفارد وسميثسونيان (CfA)

يقول مايكل جونسون من مركز الفيزياء الفلكية: "مصدر الإشعاع من Sgr A * ظل محل نقاش منذ عقود". هارفارد وسميثسونيان (CfA). وتتنبأ بعض النماذج بأن الإشعاع يأتي من قرص المادة التي يبتلعها الثقب الأسود ، بينما يعزوها البعض الآخر إلى نفاثة المواد التي تطلق بعيدًا عن الثقب الأسود. بدون رؤية أوضح للثقب الأسود ، لا يمكننا استبعاد أي من الاحتمالين ".

لذا فإن فهم الثقوب السوداء يعني أن الفلكيين بحاجة إلى رؤية منطقة الثقب بشكل أوضح. لكن الأحداث في Sgr. يتم حجب A * بواسطة غيوم متكتلة من الإلكترونات بيننا وبين مركز المجرة. وهذه الغيوم تشوش وتشوه رؤيتنا للثقب الأسود.

نجح فريق من علماء الفلك في النظر من خلال هذه السحب الإلكترونية لمعرفة ما يحدث في Sgr بشكل أكثر وضوحًا. أ*. يقود الفريق
طالبة دكتوراه في جامعة رادبود سارة عيسى ، وانظر إلى العريف. حي A * ، اعتمدوا على تقنية تسمى قياس التداخل الأساسي الطويل جدًا (VLBI).

النتائج؟ إحدى أوضح صورنا حتى الآن لما يحدث في الثقب الأسود الهائل في مجرتنا.

قياس التداخل هو تقنية تسخير تلسكوبات متعددة معًا لتصوير جسم بعيد بشكل أكثر فعالية. وكلما تباعدت "النطاقات ، كلما كان خط الأساس أطول وكلما زادت الفتحة الفعالة. باستخدام VLBI ، المستخدم في هذا البحث ، تمتد التلسكوبات الفردية حول العالم ، مما يخلق نوعًا هائلاً من التلسكوب الافتراضي.

ولكن كانت هناك مقاييس تداخل أخرى ، ولم يروا Sgr. * هذا بوضوح. حقق الفريق وراء هذه الدراسة تقدمًا آخر في قياس التداخل. لقد زودوا ALMA القوي (Atacama Large Millimeter Array) في تشيلي بأجهزة إلكترونية جديدة ، تسمى نظام التدوير. سمح ذلك لـ ALMA ، وهو مقياس التداخل بالفعل ، بالانضمام إلى شبكة من 12 تلسكوب آخر يسمى GMVA (صفيف VLBI العالمي 3 مم). كما يقول الاسم ، فإن GMVA هو بالفعل مقياس تداخل أساسي طويل جدًا. لذا فإن الانضمام إلى GMVA مع ALMA يخلق نوعًا من Super VLBI.

"... نحن ننظر إلى هذا الوحش من وجهة نظر خاصة للغاية."

هينو فالكي ، أستاذ علم الفلك الراديوي في جامعة رادبود.

"ALMA نفسها عبارة عن مجموعة تضم أكثر من 50 طبق راديو. إن سحر نظام ALMA Phasing System الجديد هو السماح لجميع هذه الأطباق بالعمل كمقراب واحد ، والذي يتميز بحساسية طبق واحد يزيد عرضه عن 75 مترًا. يقول Shep Doeleman من CfA ، الذي كان الباحث الرئيسي لمشروع ALMA Phasing.

تشرح ليندي بلاكبيرن ، عالمة الفلك الراديوي في CfA ، أن "الاختراق في جودة الصورة جاء من عاملين". "من خلال المراقبة على الترددات العالية ، كان تلف الصورة من المواد بين النجوم أقل أهمية ، وبإضافة ALMA ، ضاعفنا قدرة حل أداتنا."

فماذا تعلم العلماء من هذا الابتكار؟ كيف ساعدتهم هذه الصور الفائقة على فهم الثقب الأسود الهائل ، Sgr. أ*؟

تظهر الصور الجديدة أن الإشعاع من Sgr A * له مورفولوجيا متناظرة وهو أصغر من المتوقع - يمتد إلى 300 مليون فقط من الدرجة. يوضح عيسى ، الذي اختبر المحاكاة الحاسوبية ضد الصور: "قد يشير هذا إلى أن الانبعاثات الراديوية يتم إنتاجها في قرص من الغاز المتصاعد بدلاً من النفاثة اللاسلكية". "ومع ذلك ، سيجعل ذلك Sgr A * استثناءً مقارنة بالثقوب السوداء الأخرى التي ينبعث منها الراديو. يمكن أن يكون البديل هو أن الطائرة اللاسلكية توجهنا بشكل مباشر تقريبًا ".

هناك الكثير من الجدل حول الطاقة التي يشعها Sgr. أ * ، وسواء كان من مادة دوامية أو ساخنة في قرص التنامي ، أو من نوافير المواد الموجهة بعيدًا عن الثقب. قد يعتمد على وجهة نظرنا.

مشرف عيسى هو هينو فالكي ، أستاذ علم الفلك الراديوي في جامعة رادبود. فوجئت Falcke بهذه النتيجة ، وفي العام الماضي ، كان Falcke يعتبر أن هذا الطراز الجديد من الطائرات غير قابل للتصديق. لكن مؤخرًا توصلت مجموعة أخرى من الباحثين إلى استنتاج مماثل باستخدام مقياس التداخل التلسكوبي الكبير جدًا للتلسكوبات البصرية وتقنية مستقلة من ESO. "ربما هذا صحيح بعد كل شيء ،" يختتم Falcke ، "ونحن ننظر إلى هذا الوحش من وجهة نظر خاصة للغاية."

لم ينته الفلكيون مع Sgr. A * حتى الان. يخططون للحصول على نظرة أفضل وأفضل على الثقب الأسود الهائل. "إن أول ملاحظات لـ Sgr A * بتردد 86 جيجا هرتز تعود إلى 26 عامًا مضت ، مع عدد قليل من التلسكوبات. يقول ج. أنطون زنسنس ، مدير معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي ، على مر السنين ، تحسنت جودة البيانات بشكل مطرد مع انضمام المزيد من التلسكوبات.

التالي هو Event Horizon Telescope.

EHT هو تعاون دولي مصمم للتحقيق في المحيط المباشر للثقب الأسود. إنه ليس تلسكوبًا واحدًا ، بل هو نظام مرتبط بالتلسكوبات الراديوية في جميع أنحاء العالم يعمل جميعًا معًا باستخدام قياس التداخل. من خلال قياس الطاقة الكهرومغناطيسية من المنطقة المحيطة بالثقب الأسود بأطباق راديو متعددة في مواقع متعددة ، يمكن استخلاص بعض خصائص المصدر.

أمضى علماء الفلك فترة أربع سنوات باستخدام EHT لدراسة الثقب الأسود الهائل Sgr. انتهت تلك الفترة في أبريل 2017 ، ولكن لا يزال فريق من 200 عالم ومهندس يعمل على البيانات. حتى الآن ، أصدروا فقط صورة نموذج كمبيوتر لما يأملون في رؤيته.

مايكل جونسون متفائل. "إذا حققت ALMA نفس النجاح في الانضمام إلى تلسكوب Event Horizon على ترددات أعلى ، فإن هذه النتائج الجديدة تظهر أن الانتثار بين النجوم لن يمنعنا من النظر إلى أفق الحدث في الثقب الأسود."

تم نشر نتائج الفريق في مجلة الفيزياء الفلكية.