يثبت اكتشاف ثقب أسود بونكرز صحة نظرية أينشتاين بعد 106 سنوات

عندما تحول العلماء لأول مرة تلسكوبات الأشعة السينية NuSTAR و XMM-Newton باتجاه ثقب أسود فائق الكتلة في وسط مجرة ​​بعيدة تحمل اسم IZwicky1 الذي لا يُنسى ، لقد عرفوا مهمتهم:

كيف يمكن أن يكون ذلك بعض من الطبيعة أحلك القوى هي أيضا بعض من ألمعها؟ تسمى الثقوب السوداء الثقوب السوداء لسبب ما. ومع ذلك ، فإن الغازات الساخنة التي تسقط في الثقوب السوداء تصبح شديدة السخونة وتتوهج بشدة.

كان هذا سؤالاً سعى الفريق الدولي إلى حله. بدلا من ذلك ، انتهى بهم الأمر إلى التأكيد ألبرت أينشتاين نظرية النسبية العامة في أحد أكثر اختباراتها تطرفًا حتى الآن.

من خلال مراقبة صدفة لتوهجات الأشعة السينية الساطعة بشكل استثنائي حول الثقب الأسود الهائل والتحليل الدقيق لـ “أصداء” التوهج ، تمكن الباحثون من إثبات أن ما رأوه في الواقع كان انعكاسات للأشعة السينية من وراء الحفرة السوداء.

كانت الجاذبية الهائلة للثقب الأسود تحني ضوء الأشعة السينية حول الزاوية ، إذا جاز التعبير.

يقول دان ويلكينز: “إنه حقًا تأكيد إضافي على أن انحناء الضوء هذا لا يزال يعمل كما توقعه أينشتاين ، حتى عندما تصبح الجاذبية قوية جدًا وقريبة جدًا من ثقب أسود” معكوس. ويلكنز هو المؤلف الأول للورقة وعالم أبحاث في جامعة ستانفورد.

يقول: “إنه يؤكد ما كنا نعرفه بالفعل ، ولكن على نطاق أكثر تطرفًا”.

هؤلاء الموجودات نشرت الأربعاء في المجلة طبيعة.

ما هو الجديد – في النسبية: النظرية الخاصة والعامة، يناقش أينشتاين نظريتين مترابطتين – واحدة هي النسبية العامة ، وهو مفهوم تم اقتراحه في عام 1915.

تقترح نظرية النسبية العامة أن جسمًا هائلًا يمكنه تشويه الزمكان من حوله ، مما يخلق ما نختبره كجاذبية. لقد تم إثبات هذا الجانب من النظرية عدة مرات ، وربما كان الأكثر شهرة خلال كسوف الشمس في عام 1919 ، عندما أكد عالم الفلك آرثر إدينجتون أن الشمس عازمة الجاذبية على الضوء من النجوم – تمامًا كما تنبأ أينشتاين.

“إنها عدسات الجاذبية عندها الأكثر تطرفا. ”

استخدم علماء الفلك منذ ذلك الحين جاذبية المجرات البعيدة لرؤية ما حولها باتجاه أجسام أبعد ، وهي ظاهرة تُعرف باسم “عدسة الجاذبية”.

READ  تبين أن الحوت الذي تم غسله على شاطئ فلوريدا هو نوع جديد تمامًا

لكن هذا العمل الجديد يأخذ عدسة الجاذبية إلى مستوى جديد تمامًا ، وفقًا لويلكينز.

“لا يقتصر الأمر على انعكاس الضوء قليلاً. إنه يأتي من كل الطريق خلف الثقب الأسود ، ينحني على طول الطريق نحو خط بصرنا ، “كما يقول. “إنها عدسات الجاذبية في أقصى درجاتها.”

كيف فعلوا ذلك – يقول ويلكينز إنه عندما يسقط الغبار والغاز النجمي في ثقب أسود فائق الكتلة ، فإنهما يتسطحان ويدوران حوله في قرص ، مثل الماء الذي ينزل في البالوعة. هذا يخلق توهجًا عالي الكثافة في الأجزاء المرئية والأشعة السينية من الطيف الكهرومغناطيسي.

كان فريقه يقيس الأشعة السينية عندما “فجأة ، بدأ في إصدار ما نشير إليه باسم توهجات الأشعة السينية ،” كما يقول. “فجأة أصبحت الأشعة السينية أكثر سطوعًا بمقدار 2.5 مرة لفترة زمنية قصيرة جدًا.”

رسم بياني لوكالة الفضاء الأوروبية يصف ظاهرة أصداء الأشعة السينية حول ثقب أسود فائق الكتلة. الذي – التي

تعكس التوهجات شديدة السطوع ، أو صدى ، من القرص الدوار للغاز الساخن حول الثقب الأسود.

تعتبر الأصداء والتوهجات التي تسببها ظواهر معروفة ، ولكن يقول ويلكينز إن الفريق بدأ يلاحظ إضافي أصداء لم يتوقعوها.

يقول: “كانت هذه أصداء من مؤخرة القرص”. “الأصداء التي تأتي من الجانب البعيد من القرص – الجزء الذي يخفيه ظل الثقب الأسود – تنحني في الواقع حول حافة الثقب الأسود.”

لماذا يهم – في الصورة الكبيرة ، تضيف النتائج الجديدة لبنة أخرى في عمود الأدلة الداعمة النسبية العامة. هناك أيضًا آثار لفهم أفضل للمجرات والنجوم والثقوب السوداء نفسها.

يُعتقد أن معظم المجرات تحتوي على ثقب أسود هائل في مركزها ، بما في ذلك مجرتنا درب التبانة. يمكن أن يساعد فهم كيفية عمل هذه الثقوب السوداء الهائلة العلماء بشكل أفضل على فهم دورها المحتمل في تكوين المجرات ، وفقًا لويلكينز.

READ  انتشار فيروس كورونا في المنك يضرب `` أزرارًا مخيفة '' لكن الخبراء يحثون على الهدوء

وفي عملية التحقق من الانحناء الثقالي للأشعة السينية حول هذا الثقب الأسود فائق الكتلة ، طور الباحثون أيضًا أداة جديدة لمساعدتهم على دراسة الثقوب السوداء الأخرى. معظم هذه الأشياء بعيدة جدًا عن التصوير ، لكن ويلكنز يقول إنه يمكنهم الآن استخدام قياسات أصداء الأشعة السينية كنوع من السونار “لإعادة بناء تلك الصورة ، لتلك الخريطة ، للبيئة القاسية خارج الثقب الأسود”.

ماذا بعد – تتمثل الخطوة التالية المباشرة لويلكينز والباحثين الآخرين في تحسين التقنيات الجديدة للحصول على قياسات أفضل وأفضل لصدى الأشعة السينية ، بالإضافة إلى صورة أفضل لما تبدو عليه المنطقة المحيطة بالثقب الأسود في الواقع.

محاكاة فنان لرؤية تلسكوب ATHENA للأشعة السينية للاندماج بين اثنين من الثقوب السوداء الهائلة. الذي – التي

تلسكوبات فضائية جديدة للأشعة السينية ، مثل التلسكوب المتقدم لوكالة الفضاء الأوروبية للفيزياء الفلكية عالية الطاقة (أثينا) – المخطط لها في أوائل 2030 – يمكن أن تكون مساعدة كبيرة.

يقول ويلكينز: “سيكون أكبر تلسكوب أشعة سينية أطلقناه على الإطلاق ، ولديه تلسكوب أكبر ، سيكون لدينا رؤية أكثر تفصيلاً”. “سوف نحصل على صورة أوضح وأوضح عن هذه البيئة القاسية خارج الثقب الأسود ونكتشف ما يحدث لهذا الغاز في لحظاته الأخيرة قبل أن يسقط فيه.”

نبذة مختصرة: تتعرض المناطق الأعمق لأقراص التراكم حول الثقوب السوداء للإشعاع بقوة بواسطة الأشعة السينية المنبعثة من هالة مضغوطة ومتغيرة للغاية ، في المنطقة المجاورة مباشرة للثقب الأسود. الأشعة السينية المنعكسة من القرص ، والتأخير الزمني ، حيث أن التغيرات في صدى انبعاث الأشعة السينية أو “ارتدادها” من القرص توفر رؤية للبيئة خارج أفق الحدث مباشرة. I Zwicky 1 (I Zw 1) هي مجرة ​​قريبة من مجرة ​​Seyfert 1 ذات الخطوط الضيقة. كشفت الدراسات السابقة عن ارتداد الأشعة السينية من قرص التراكم أن الإكليل يتكون من مكونين: مكون ممتد ومتغير ببطء يمتد على سطح قرص التراكم الداخلي ، ونواة موازية ، مع تقلبات اللمعان تنتشر صعودًا من قاعدتها ، التي تهيمن على التباين السريع. نُبلغ هنا عن ملاحظات توهجات الأشعة السينية المنبعثة من حول الثقب الأسود الهائل في I Zw 1. يتم الكشف عن انعكاس الأشعة السينية من قرص التراكم من خلال خط الحديد K الموسع نسبيًا وحدبة كومبتون في طيف انبعاث الأشعة السينية. يكشف تحليل توهجات الأشعة السينية عن ومضات قصيرة من الفوتونات تتفق مع عودة ظهور الانبعاث من خلف الثقب الأسود. تحدد تحولات الطاقة لهذه الفوتونات أصولها من أجزاء مختلفة من القرص. هذه هي الفوتونات التي يتردد صداها من الجانب البعيد من القرص ، وتنحني حول الثقب الأسود وتتضخم بواسطة مجال الجاذبية القوي. تؤكد مراقبة الفوتونات المنحنية حول الثقب الأسود تنبؤًا رئيسيًا للنسبية العامة.

READ  اكتشافات "لا تصدق" تثبت وجود أعاصير بلازما فضائية | أخبار العلوم والتكنولوجيا

You May Also Like

About the Author: Fajar Fahima

"هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز."

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *