يكشف هابل عن ثقب أسود لا ينبغي أن يوجد
كما لو أن الثقوب السوداء لم تكن غامضة بالقدر الكافي ، اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا قرصًا رفيعًا غير متوقع من المادة تدور حول ثقب ثقيل أسود هائل في قلب المجرة الحلزونية الحلزونية الرائعة NGC 3147 ، التي تقع على بعد 130 مليون سنة ضوئية.
اللغز هو أن القرص لا ينبغي أن يكون هناك ، استنادا إلى النظريات الفلكية الحالية. ومع ذلك ، فإن التواجد غير المتوقع للقرص بالقرب من الثقب الأسود يوفر فرصة فريدة لاختبار نظريات النسبية لألبرت أينشتاين. تصف النسبية العامة الجاذبية باعتبارها انحناء الفضاء والنسبية الخاصة تصف العلاقة بين الزمان والمكان.
وقال ماركو تشيبرج من وكالة الفضاء الأوروبية ومعهد علوم الفضاء تلسكوب وجامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند ، "لم نر أبداً تأثيرات النسبية العامة والخاصة في الضوء المرئي بهذا الوضوح الشديد". عضو في الفريق الذي أجرى دراسة هابل.
وأضاف مؤلف الدراسة ستيفانو بيانتشي من جامعة يونيفرسيتي ديلي ستودي "هذا نظرة خاطفة على قرص قريب جداً من الثقب الأسود ، لذا فإن السرعات وكثافة السحب الثقيل تؤثر على كيفية ظهور فوتونات الضوء". روما تري ، في روما ، إيطاليا. "لا يمكننا فهم البيانات ما لم ندرج نظريات النسبية."
تتعرض الثقوب السوداء في أنواع معينة من المجرات مثل NGC 3147 لسوء التغذية لعدم وجود ما يكفي من المواد التي تم التقاطها بواسطة الجاذبية لإطعامها بانتظام. لذلك ، ينفخ الضباب الرقيق الناجم عن تفجير المواد مثل الكعك بدلاً من التسطيح في قرص على شكل فطيرة. لذلك ، من المحير للغاية أن يكون هناك قرص رفيع يحيط بثقب أسود يتضور جوعًا في NGC 3147 والذي يحاكي الأقراص الأكثر قوة الموجودة في المجرات النشطة للغاية مع الثقوب السوداء الوحشية.
"لقد اعتقدنا أن هذا هو أفضل مرشح للتأكيد على أنه في ظل لمعان معين ، لم يعد قرص التزايد موجودًا" ، كما أوضح آري لاور من معهد تكنيون - إسرائيل للتكنولوجيا في حيفا ، إسرائيل. "ما رأيناه كان شيئًا غير متوقع تمامًا. لقد وجدنا ميزات لإنتاج الغاز في الحركة لا يمكننا تفسيرها إلا على أنها تنتج بواسطة مادة تدور في قرص رفيع بالقرب من الثقب الأسود."
قام علماء الفلك في البداية باختيار هذه المجرة للتحقق من صحة النماذج المقبولة حول المجرات النشطة الأقل لمعانًا - المجرات ذات الثقوب السوداء التي تتغذى على نظام غذائي ضئيل من المواد. تتوقع النماذج أن يتراكم قرص التزايد عندما يتم حبس كميات كبيرة من الغاز بواسطة الجاذبية القوية للثقب الأسود. تنبعث هذه المادة المفاجئة من الكثير من الضوء ، وتنتج منارة رائعة تسمى كوازار ، في حالة الثقوب السوداء الأكثر تغذية. بمجرد سحب مواد أقل إلى القرص ، يبدأ في الانهيار ويصبح أكثر هشاشة ويغير الهيكل.
وقال بيانكي "نوع القرص الذي نراه هو كوازار مصغر لا نتوقع وجوده." "إنه نفس النوع من الأقراص التي نراها في أجسام تضيء أكثر من 1000 أو حتى 100000 مرة. من الواضح أن التنبؤات بالنماذج الحالية لديناميات الغاز في مجرات نشطة خافتة للغاية قد فشلت."
القرص مدمج بعمق في حقل الجاذبية المكثف في الثقب الأسود بحيث يتم تعديل الضوء من قرص الغاز ، وفقًا لنظريات أينشتاين حول النسبية ، مما يعطي علماء الفلك نظرة فريدة على العمليات الديناميكية القريبة من الثقب الأسود.
سجلت مادة Hubble الدوران حول الثقب الأسود وهي تتحرك بأكثر من 10٪ من سرعة الضوء. في تلك السرعات القصوى ، يبدو الغاز سطعًا أثناء انتقاله باتجاه الأرض من جانب ، ويتضاءل أثناء سرعته بعيدًا عن كوكبنا على الجانب الآخر (وهو تأثير يُعرف بالتبعية النسبية). تُظهر ملاحظات هابل أيضًا أن الغاز راسخ في بئر الجاذبية ، حيث يكافح الضوء من أجل الخروج ، وبالتالي يبدو ممتدًا لأطوال موجية أكثر احمرارًا. كتلة الثقب الأسود حوالي 250 مليون شمس.
استخدم الباحثون مطياف التصوير الفضائي تلسكوب الفضاء (STIS) من هابل لمراقبة الدوران في عمق القرص. الطيف هو أداة تشخيصية تقسم الضوء من كائن ما إلى أطوال موجات فردية عديدة لتحديد سرعته ودرجة حرارته وخصائصه الأخرى بدقة عالية جدًا. احتاج علماء الفلك إلى دقة STIS الحادة لعزل الضوء الخافت عن منطقة الثقب الأسود ومنع ضوء النجوم الملوث.
"بدون هابل ، لما كنا قادرين على رؤية هذا لأن منطقة الثقب الأسود بها لمعان منخفض" ، قال تشيابرج. "لمعان النجوم في المجرة تفوق أي شيء في النواة. لذلك إذا لاحظت ذلك من الأرض ، فأنت تهيمن عليه سطوع النجوم ، التي تغرق الانبعاثات الضعيفة من النواة."
يأمل الفريق في استخدام Hubble للبحث عن أقراص مضغوطة أخرى حول ثقوب سوداء منخفضة القوة في مجرات نشطة مماثلة.
يتكون الفريق الدولي من علماء الفلك في هذه الدراسة من ستيفانو بيانكي (Università degli Studi Roma Tre ، روما ، إيطاليا) ؛ روبرت أنتونوتشي (جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، كاليفورنيا) ؛ أليساندرو كابيتي (INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino، Pino Torinese، Italy)؛ ماركو شيبيرج (معهد علوم تلسكوب الفضاء وجامعة جونز هوبكنز ، بالتيمور ، ماريلاند) ؛ آري لاور (معهد إسرائيل للتكنولوجيا ، حيفا ، إسرائيل) ؛ Loredana Bassani (INAF / IASF Bologna، Italy)؛ فرانسيسكو كاريرا (CSIC-Universidad de Cantabria، Santander، Spain)؛ فابيو لا فرانكا ، وأندريا مارينوتشي ، وجورجيو مات ، وريكاردو ميددي (Università degli Studi Roma Tre ، روما ، إيطاليا) ؛ و Francesca Panessa (INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali، Rome، Italy).
شكرا لكم
المصدر : مركز ناسا /غودارد لرحلات الفضاء
التسميات
علوم
