(سي إن إن) — لقد كان ألبرت أينشتاين على حق: هناك منطقة على حافة الثقوب السوداء حيث لا يمكن للمادة أن تبقى في مدارها وتسقط كما تنبأت نظريته في الجاذبية.
وقال عالم الأبحاث أندرو موميري، المؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت يوم الخميس في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية باستخدام التلسكوبات القادرة على الكشف: “لقد تجاهلنا هذا المجال لأننا لا نملك البيانات”. نحن نعلم، ولا يمكننا تفسير ذلك بأي طريقة أخرى.”
هذه ليست المرة الأولى التي تساعد فيها الثقوب السوداء في تأكيد نظرية النسبية العامة الكبرى لأينشتاين. عززت الصورة الأولى للثقب الأسود، التي التقطت في عام 2019، الافتراض المركزي لعالم الفيزياء الثوري بأن الجاذبية هي مجرد مادة تثني نسيج الزمكان.
وقد ثبتت صحة تنبؤات أينشتاين الأخرى، بما في ذلك موجات الجاذبية والحد الأقصى للسرعة العالمية، على مر السنين. وقال موميري، وهو زميل ليفرهولم بيرلز في قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد في المملكة المتحدة: “من الصعب المراهنة ضد ذلك في الوقت الحالي”.
“لقد خرجنا للبحث عنه على وجه التحديد؛ كانت هذه هي الخطة دائمًا. قال موميري: “لقد ناقشنا لفترة طويلة ما إذا كنا سنعثر عليه أم لا. قال الناس إن ذلك مستحيل، لذلك من المثير تأكيد وجوده”. “
في أحد الرسوم التوضيحية الفنية، يسحب ثقب أسود مادة من نجم مرافق، مشكلا قرصا يدور حول الثقب الأسود قبل أن يسقط فيه. (ناسا/CXC/م. فايس)
“مثل حافة الشلال”
ويقع الثقب الأسود المرصود في نظام يسمى MAXI J1820+070، وهو نجم وثقب أسود أصغر من الشمس، وتقدر كتلته بـ 7 إلى 8 كتلة شمسية. استخدم علماء الفلك التلسكوبات الفضائية NuSTAR وNICER التابعة لناسا لجمع البيانات لفهم كيفية امتصاص الغاز الساخن المسمى البلازما من النجم إلى الثقب الأسود.
يرمز NuSTAR إلى مصفوفة التلسكوب الطيفي النووي، التي تدور حول الأرض، ويقع NICER، المعروف رسميًا باسم مستكشف التركيب الداخلي للنجم النيوتروني، في محطة الفضاء الدولية.
كان تلسكوب نوستار الفضائي التابع لناسا، والذي يظهر هنا في مفهوم فني، هو أول تلسكوب تم استخدامه للكشف عن “المنطقة الداخلية” المحيطة بالثقب الأسود. (ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا)
وقال موميري: “هناك أقراص ضخمة من المواد تدور حول هذه الثقوب السوداء (من النجوم القريبة).” “معظمه مستقر، مما يعني أنه يتدفق بسعادة. إنه مثل النهر، بينما الجزء الغارق يشبه حافة الشلال: لقد ذهب كل دعمك، وأنت تنهار رأسًا على عقب. “معظم ما يمكنك رؤيته هو النهر، ولكن هناك القليل في النهاية، وهو ما وجدناه في الأساس.” وأضاف أنه على الرغم من ملاحظة “النهر” على نطاق واسع، إلا أن هذا كان أول دليل على وجود نهر يشبه “الشلال”.
على عكس أفق الحدث، القريب من مركز الثقب الأسود، لا شيء يمكن أن يهرب، حتى الضوء والإشعاع في “المنطقة الباكية” حيث لا يزال بإمكان الضوء الهروب، لكن المادة محكوم عليها لقوة الجاذبية القوية. تشرح موميري.
وستساعد نتائج الدراسة علماء الفلك على فهم تكوين وتطور الثقوب السوداء بشكل أفضل. وقال موميري: “من خلال دراسة هذا الجزء، يمكننا أن نتعرف عليها حقًا لأنها على حافة الهاوية، لذا فهي توفر لنا المزيد من المعلومات”.
الشيء الوحيد المفقود من الدراسة هو الصورة الحقيقية للثقب الأسود لأنه صغير جدًا وبعيد جدًا. لكن فريقًا آخر من باحثي أكسفورد يصنع شيئًا أفضل من مجرد صورة: أول فيلم عن الثقب الأسود. ولتحقيق ذلك، يجب على الفريق أولًا بناء مرصد جديد يسمى تلسكوب أفريقيا المليمتر في ناميبيا، والذي يأمل مومري أن يصبح جاهزًا للعمل في غضون عقد من الزمن. وسيسمح التلسكوب، الذي سينضم إلى مجموعة Event Horizon Telescope Collaboration الدولية، التي التقطت صورة الثقب الأسود المذهلة في عام 2019، للعلماء بمراقبة وتصوير الثقوب السوداء الهائلة في مركز درب التبانة وخارجها.
وصلة إلى الماضي
ووفقا لكريستوفر رينولدز، أستاذ علم الفلك في جامعة ميريلاند، كوليدج بارك، فإن العثور على دليل حقيقي على “المنطقة المخيفة” يعد خطوة مهمة ستسمح للعلماء بتحسين نماذجهم بشكل كبير حول كيفية تصرف المادة حول الثقب الأسود. وقال رينولدز، الذي لم يشارك في الدراسة: “على سبيل المثال، يمكن استخدامه لقياس سرعة دوران الثقب الأسود”.
يقول دان ويلكنز، عالم الأبحاث في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا، إنه تطور مثير، مشيرًا إلى أن عام 2018 شهد أكبر انفجار للضوء بأشعة سينية عالية الطاقة من أحد الثقوب السوداء في مجرتنا.
وقال ويلكنز: “لقد افترضنا في ذلك الوقت أن منطقة الانخفاض الزائدة هذه كانت بسبب المادة الساخنة، لكن لم يكن لدينا تنبؤ نظري كامل لما سيبدو عليه هذا الانبعاث”. يذاكر
تقوم الدراسة في الواقع بهذه الحسابات، باستخدام نظرية أينشتاين للجاذبية للتنبؤ بما ستبدو عليه الأشعة السينية المنبعثة من المواد الموجودة في “منطقة الانقلاب” حول الثقب الأسود، ومقارنتها ببيانات من ذلك الانفجار المذهل في عام 2018.
وقال ويلكنز: “سيكون هذا أكبر اكتشاف فضائي في العقد المقبل، ونحن نتطلع إلى الجيل القادم من تلسكوبات الأشعة السينية التي ستعطينا قياسات مفصلة للمناطق الداخلية خارج حدود الحدث للثقوب السوداء”.
