السماء بأكملها مليئة بتوهج منتشر وعالي الطاقة: الخلفية الكونية للأشعة السينية. في السنوات الأخيرة ، استطاع الفلكيون إظهار أن هذا الإشعاع يمكن أن يرتبط تقريبًا بأجسام فردية. وبالمثل ، حل جاليليو جاليلي في بداية القرن السابع عشر ضوء درب التبانة إلى نجوم فردية. تنشأ خلفية الأشعة السينية من مئات الملايين من الثقوب السوداء الهائلة ، والتي تتغذى من المادة الموجودة في مراكز أنظمة المجرات البعيدة. لأن الثقوب السوداء تتراكم كتلة ، نلاحظها في خلفية الأشعة السينية خلال مرحلة نموها. في عالم اليوم ، توجد ثقوب سوداء ضخمة في مراكز جميع المجرات القريبة تقريبًا.
عندما تندفع المادة إلى هاوية الثقب الأسود ، فإنها تتسارع حول البركان الكوني بسرعة الضوء تقريبًا ويتم تسخينها بقوة شديدة ، بحيث تنبعث منها "صرختها الأخيرة للمساعدة" في شكل إشعاع عالي الطاقة ، قبلها يختفي إلى الأبد. لذا فإن الثقوب السوداء غير المرئية هي من بين الأجسام الأكثر إضاءة في الكون ، إذا تم تغذيتها بشكل جيد في مراكز ما يسمى المجرات النشطة. تنبعث العناصر الكيميائية في المادة من الأشعة السينية ذات الطول الموجي المميز ، وبالتالي يمكن التعرف عليها من خلال بصماتها الطيفية. تعتبر ذرات عنصر الحديد أداة تشخيصية مفيدة بشكل خاص ، لأن هذا المعدن أكثر وفرة في الكون ويشع بشكل مكثف في درجات الحرارة المرتفعة.
بطريقة مماثلة لفخاخ الرادار ، والتي تحدد بها الشرطة سيارات السرعة ، يمكن قياس السرعات النسبية لذرات الحديد التي تدور حول الثقب الأسود من خلال التحول في الطول الموجي لضوءهم. من خلال مجموعة من التأثيرات التي تنبأت بها نظرية النسبية الخاصة والعامة لأينشتاين ، ومع ذلك ، فإن صورة خطية غير متماثلة موسعة بشكل مميز ، أي يتم توقع بصمة ملطخة في ضوء الأشعة السينية للثقوب السوداء. تفترض النسبية الخاصة أن الساعات المتحركة تعمل ببطء ، وتتوقع النسبية العامة أن الساعات تعمل ببطء في محيط الكتل الكبيرة. يؤدي كلا التأثيرين إلى تحول الضوء المنبعث من ذرات الحديد إلى جزء الطول الموجي الأطول من الطيف الكهرومغناطيسي. ومع ذلك ، إذا لاحظنا أن المادة تدور حول ما يسمى "قرص التنامي" (الشكل 1) من الجانب ، فإن الضوء من الذرات التي تتسرب نحونا يبدو أنه تحول إلى أطوال موجية أقصر وأكثر سطوعًا بكثير من ذلك الذي يتحرك بعيدًا عنا. هذه التأثيرات النسبية أقوى ، كلما اقتربت المادة من الثقب الأسود. بسبب الزمكان المنحني فهي أقوى في الثقوب السوداء سريعة الدوران. في السنوات الماضية ، كانت قياسات خطوط الحديد النسبية ممكنة في عدد قليل من المجرات القريبة - لأول مرة في عام 1995 مع القمر الصناعي ASCA الياباني.
الآن الباحثون حول G؟ nther Hasinger من معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض ، بالاشتراك مع مجموعة Xavier Barcons في المعهد الإسباني Fica sica de Cantabria في سانتاندر وأندي فابيان في معهد علم الفلك في كامبريدج ، المملكة المتحدة كشفت بصمة ذرات الحديد الملطخة نسبيًا في متوسط ضوء الأشعة السينية لحوالي 100 ثقب أسود بعيد من خلفية الأشعة السينية (الشكل 2). استخدم علماء الفيزياء الفلكية مرصد الأشعة السينية XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ESA. ووجهوا الأداة إلى حقل في كوكبة الدب الأكبر لأكثر من 500 ساعة واكتشفوا عدة مئات من مصادر الأشعة السينية الضعيفة.
بسبب توسع الكون ، تتحرك المجرات بعيدًا عنا بسرعة تتزايد مع بعدها وبالتالي تظهر خطوطها الطيفية على طول موجة مختلفة. كان على الفلكيين أولاً تصحيح ضوء الأشعة السينية لجميع الأجسام في الإطار المتبقي لدرب التبانة. تم الحصول على قياسات المسافة اللازمة لأكثر من 100 قطعة باستخدام التلسكوب الأمريكي Keck-Telescope. بعد إضافة الضوء من جميع الأشياء بشكل مشترك ، فوجئ الباحثون جدًا بالإشارة الكبيرة غير المتوقعة والشكل الموسع المميز لخط الحديد.
من قوة الإشارة استنتجوا جزء ذرات الحديد في المادة المتراكمة. والمثير للدهشة ، أن الوفرة الكيميائية للحديد في "التغذية" لهذه الثقوب السوداء الصغيرة نسبيًا أعلى بثلاث مرات تقريبًا من نظامنا الشمسي ، الذي تم إنشاؤه لاحقًا بشكل كبير. لذا يجب أن يكون لمراكز المجرات في أوائل الكون طريقة فعالة بشكل خاص لإنتاج الحديد ، ربما لأن نشاط تكوين النجوم العنيف "يولد" العناصر الكيميائية بسرعة إلى حد ما في المجرات النشطة. يشير عرض الخط إلى أن ذرات الحديد يجب أن تشع قريبًا إلى حد ما من الثقب الأسود ، بما يتفق مع الثقوب السوداء سريعة الدوران. تم العثور على هذا الاستنتاج أيضًا بشكل غير مباشر من قبل مجموعات أخرى ، الذين قارنوا الطاقة في خلفية الأشعة السينية مع الكتلة الإجمالية للثقوب السوداء "الخاملة" في المجرات القريبة.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جمعية ماكس بلانك
هل تريد تحديث خلفية سطح مكتب الكمبيوتر؟ إليك بعض صور الخلفية السوداء.
