تم التحديث في 11 أبريل الساعة 4:40 مساءً ET.
بالأمس ، وضع أبناء الأرض عينهم لأول مرة على صورة فعلية لثقب أسود - لتحويل ما عاش فقط في مخيلتنا الجماعية إلى واقع ملموس.
تصور الصورة حلقة غير متوازنة ذات لون برتقالي تدور حول الظل الداكن لثقب أسود يلتهم المادة على بعد 55 مليون سنة ضوئية في مركز مجرة تعرف باسم Virgo A (Messier 87).
هذه النظرة الضبابية الأولى كافية لتأكيد أن نظرية النسبية لأينشتاين تعمل حتى عند حدود هذه الهاوية العملاقة - موقع متطرف حيث اعتقد البعض أن معادلاته ستنهار. لكن هذه الصورة المراوغة تثير الكثير من الأسئلة. إليك بعض أسئلتك التي تمت الإجابة عليها.
ما هو الثقب الأسود؟
الثقوب السوداء هي أشياء كثيفة للغاية لا يمكن لأي شيء ، ولا حتى الضوء ، الهروب منها. عندما يأكلون المادة المجاورة ، تنمو في الحجم. تتكون الثقوب السوداء عادة عندما يموت نجم كبير وينهار على نفسه.
يُعتقد أن الثقوب السوداء الهائلة ، والتي تبلغ ملايين أو مليارات المرات مثل كتلة الشمس ، تقع في مركز كل مجرة تقريبًا ، بما في ذلك مجرتنا. لدينا يسمى القوس A *.
لماذا لم نر صورة ثقب أسود من قبل؟
الثقوب السوداء ، حتى فائقة الكتلة ، ليست بهذا الحجم. على سبيل المثال ، التقاط صورة للثقب الأسود في مركز درب التبانة ، والتي يُعتقد أنها أكبر بحوالي 4 ملايين مرة من الشمس ، سيكون مثل التقاط صورة قرص DVD على سطح القمر ، Dimitrios أخبر Psaltis ، عالم فيزياء فلكية في جامعة أريزونا ، Vox. وكتبوا أيضا أن الثقوب السوداء عادة ما تحاط بمواد يمكن أن تحجب الضوء المحيط بالثقب الأسود.
قبل هذه الصورة ، كيف عرفنا وجود ثقوب سوداء؟
تنبأت نظرية النسبية لأينشتاين لأول مرة أنه عندما مات نجم ضخم ، خلفه قلبًا كثيفًا. إذا كانت هذه النواة أكبر بثلاث مرات من كتلة الشمس ، فإن معادلاته أظهرت أن قوة الجاذبية أنتجت ثقبًا أسود ، وفقًا لوكالة ناسا.
ولكن حتى يوم أمس (10 أبريل) ، لم يتمكن العلماء من تصوير الثقوب السوداء أو مراقبتها مباشرة. بدلاً من ذلك ، اعتمدوا على أدلة غير مباشرة - سلوك أو إشارات قادمة من أشياء أخرى قريبة. على سبيل المثال ، يلتهم الثقب الأسود النجوم القريبة جدًا منه. تؤدي هذه العملية إلى تسخين النجوم ، مما يؤدي إلى انبعاث إشارات الأشعة السينية التي يمكن اكتشافها بواسطة التلسكوبات. في بعض الأحيان تبث الثقوب السوداء أيضًا رشقات عملاقة من الجسيمات المشحونة ، والتي ، مرة أخرى ، يمكن اكتشافها بواسطة أدواتنا.
يدرس العلماء أيضًا في بعض الأحيان حركة الأشياء - إذا بدت وكأنها تُسحب بشكل غريب ، فقد يكون الثقب الأسود هو الجاني.
ما الذي نراه في الصورة؟
تصدر الثقوب السوداء نفسها القليل جدًا من الإشعاع بحيث لا يمكن اكتشافها ، ولكن كما توقع آينشتاين ، يمكن رؤية مخطط الثقب الأسود وأفق الحدث - الحدود التي لا يمكن للضوء أن يفلت منها -.
اتضح أن هذا صحيح. الدائرة المظلمة في المنتصف هي "ظل" الثقب الأسود الذي يكشف عنه الغاز المتوهج الذي يجلس في أفق الحدث حوله. (سحب الجاذبية القصوى للثقب الأسود يسخن الغاز ، مما يؤدي إلى انبعاث الإشعاع أو "التوهج"). لكن الغاز في أفق الحدث ليس برتقاليًا حقًا - بل اختار الفلكيون المشاركون في المشروع تلوين إشارات الموجات اللاسلكية باللون البرتقالي لتوضيح مدى سطوع الانبعاثات.
تمثل النغمات الصفراء الانبعاثات الأكثر كثافة ، بينما يمثل اللون الأحمر كثافة أقل والأسود يمثل انبعاثات قليلة أو معدومة. في الطيف المرئي ، من المحتمل أن يُرى لون الانبعاثات بالعين المجردة باللون الأبيض ، ربما ملطخ قليلاً باللون الأزرق أو الأحمر.
يمكنك قراءة المزيد في مقالة Live Science هذه.
لماذا الصورة ضبابية؟
مع التكنولوجيا الحالية ، هذا هو أعلى دقة يمكن تحقيقها. تبلغ دقة تلسكوب Event Horizon حوالي 20 ميكروثانية. (واحد ميكروثانية تقارب حجم النقطة في نهاية الجملة إذا كنت تنظر إليها من الأرض وكانت تلك الفترة في نشرة تركت على القمر ، وفقًا لمجلة رابطة هواة الفلكيين في نيويورك.)
إذا التقطت صورة عادية تحتوي على ملايين البكسل ، فقم بتفجيرها عدة آلاف المرات وتمهيدها ، سترى نفس الدقة التي تظهر في صورة الثقب الأسود ، وفقًا لـ Geoffrey Crew ، نائب رئيس حدث تلسكوب الأفق. ولكن بالنظر إلى أنهم يصورون ثقبًا أسود على بعد 55 مليون سنة ضوئية ، فهذا مثير للإعجاب بشكل لا يصدق.
لماذا الحلقة غير منتظمة الشكل؟
علماء المهمة لا يعرفون حتى الآن. وقال كرو "سؤال جيد ونأمل في الإجابة عنه في المستقبل". "في الوقت الحالي ، هذا ما أظهره لنا M87."
كيف التقط العلماء هذه الصورة؟
أجرى أكثر من 200 فلكي حول العالم القياسات باستخدام ثمانية تلسكوبات راديوية أرضية تُعرف مجتمعة باسم Event Horizon Telescope (EHT). عادةً ما توجد هذه التلسكوبات في مواقع عالية الارتفاع مثل البراكين في هاواي والمكسيك ، والجبال في أريزونا وسييرا نيفادا الإسبانية ، وصحراء أتاكاما وأنتاركتيكا ، وفقًا لبيان صادر عن مؤسسة العلوم الوطنية.
في أبريل 2017 ، قام الفلكيون بمزامنة جميع التلسكوبات لأخذ قياسات للموجات اللاسلكية المنبعثة من أفق حدث الثقب الأسود ، في نفس الوقت. كان تزامن التلسكوبات أقرب إلى إنشاء تلسكوب بحجم الأرض بدقة مذهلة تبلغ 20 ميكرو ثانية - وهو ما يكفي لقراءة صحيفة في يد نيويوركر على طول الطريق من مقهى في باريس ، وفقًا للبيان. (وبالمقارنة ، فإن الثقب الأسود الذي صوروه يبلغ حوالي 42 ميكروثانية).
ثم أخذوا كل هذه القياسات الخام ، وحللوها ودمجها في الصورة التي تراها.
لماذا قام العلماء بقياس الموجات الراديوية بدلاً من الضوء المرئي لالتقاط الصورة؟
يمكنهم الحصول على دقة أفضل باستخدام موجات الراديو مما لو استخدموا الضوء المرئي. وقال كرو "الموجات الراديوية تقدم حاليا أعلى دقة الزاوية لأي تقنية في الوقت الحاضر". يشير الاستبانة الزاوية إلى مدى قدرة التلسكوب (بين أصغر زاوية) على التمييز بين جسمين منفصلين.
هل هذه صورة فعلية؟
لا ، ليس بالمعنى التقليدي. قال كرو: "من الصعب تكوين صورة بموجات الراديو". قام علماء المهمة بقياس الموجات الراديوية المنبعثة من أفق حدث الثقب الأسود ثم قاموا بمعالجة هذه المعلومات باستخدام جهاز كمبيوتر لإنشاء الصورة التي تراها.
هل تثبت هذه الصورة مرة أخرى نظرية النسبية لأينشتاين؟
أجل. تنبأت نظرية آينشتاين النسبية بوجود ثقوب سوداء ولديها آفاق حدث. وتتوقع المعادلات أيضًا أن يكون أفق الحدث دائريًا إلى حد ما وأن يكون الحجم مرتبطًا بشكل مباشر بكتلة الثقب الأسود.
لو وها: أفق حدث دائري إلى حد ما والكتلة المستنتجة من الثقب الأسود يطابقان تقديرات ما يجب أن يعتمد على حركة النجوم البعيدة عنه.
يمكنك قراءة المزيد على Space.com.
لماذا لم يلتقطوا صورة للثقب الأسود في مجرتنا ، وبدلاً من ذلك اختاروا واحدة بعيدة؟
قال Shep Doeleman ، مدير Event Horizon Telescope ، خلال مؤتمر صحفي ، إن M87 كان أول باحث في الثقب الأسود يقيس لذا قاموا أولاً بتحليل ذلك. لكنه أضاف أنه كان من الأسهل تصويره بالمقارنة مع القوس A * ، الذي يقع في مركز مجرتنا. وذلك لأنه بعيد جدًا لدرجة أنه لا "يتحرك" كثيرًا خلال أمسية أخذ القياسات. القوس A * أقرب كثيرًا ، لذا فهو ليس "ثابتًا" في السماء. على أي حال ، "نحن متحمسون للغاية للعمل على Sag A * ،" قال Doeleman. "نحن لا نعد بشيء ، لكننا نأمل في الحصول على ذلك قريباً جداً."
