0

تم اكتشاف فقاعة غاز ساخن حول الثقب الأسود الهائل لمجرة درب التبانة

  • September 22, 2022

اكتشف علماء الفلك فقاعة ساخنة من الغاز تدور حول الثقب الأسود الهائل لمجرة درب التبانة بسرعة تزيد عن 200 مليون ميل في الساعة.

إنه يدور حول القوس A * عند ما يقرب من ثلث سرعة الضوء في مدار مماثل في حجم كوكب عطارد ، ويكمل دائرة كاملة في 70 دقيقة فقط.

يقول الخبراء إن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعدنا في فهم أفضل للبيئة الغامضة والديناميكية للفراغ الهائل في قلب مجرتنا.

قال المؤلف الرئيسي ، الدكتور ماسيك ويلجوس ، من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في ألمانيا: “ نعتقد أننا ننظر إلى فقاعة غاز ساخنة تدور حول القوس A * في مدار مشابه في حجم كوكب عطارد – ولكن عمل حلقة كاملة في حوالي 70 دقيقة فقط.

وأضاف: “هذا يتطلب سرعة مذهلة تبلغ حوالي 30 في المائة من سرعة الضوء”.

غامض: اكتشف علماء الفلك فقاعة ساخنة من الغاز تدور حول الثقب الأسود الهائل لمجرة درب التبانة بسرعة تزيد عن 200 مليون ميل في الساعة. رصد التلسكوب الراديوي ALMA علامات على “بقعة ساخنة” تدور حول القوس A * (كما هو موضح) ، الثقب الأسود في مركز مجرتنا

ما هو برج القوس * وكيف اشتعل بالكاميرا؟

القوس A * – يُختصر إلى Sgr A * ، والذي يُنطق “sadge-ay-star” – يرجع اسمه إلى اكتشافه في اتجاه كوكبة القوس.

تم افتراض وجودها منذ عام 1974 ، مع الكشف عن مصدر راديو غير عادي في مركز المجرة.

في تسعينيات القرن الماضي ، رسم علماء الفلك خرائط لمدارات ألمع النجوم بالقرب من مركز مجرة ​​درب التبانة ، مما يؤكد وجود جسم مضغوط فائق الكتلة هناك – وهو العمل الذي أدى إلى الحصول على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020.

على الرغم من أنه كان يُعتقد أن وجود ثقب أسود هو التفسير الوحيد المعقول ، فإن الصورة الجديدة توفر أول دليل مرئي مباشر.

ولأنه يبعد 27000 سنة ضوئية عن الأرض ، فإنه يظهر في السماء بنفس حجم كعكة الدونات على القمر.

يتطلب التقاط صور لمثل هذا الجسم البعيد ربط ثمانية مراصد راديوية عملاقة عبر الكوكب لتشكيل تلسكوب افتراضي واحد “بحجم الأرض” يسمى EHT.

وشمل ذلك تلسكوب معهد علم الفلك الراديوي (IRAM) بطول 30 مترًا في إسبانيا ، وهو أكثر الهوائيات الفردية حساسية في شبكة EHT.

حدق EHT في Sgr A * عبر عدة ليال لعدة ساعات متتالية – وهي فكرة مماثلة للتصوير الفوتوغرافي بالتعرض الطويل ونفس العملية المستخدمة لإنتاج الصورة الأولى للثقب الأسود ، والتي تم إصدارها في عام 2019.

يسمى هذا الثقب الأسود M87 * لأنه موجود في مجرة ​​Messier 87.

اكتشف فريق دولي “النقطة الساخنة” باستخدام تلسكوب راديو ALMA (مصفوفة أتاكاما كبيرة المليمتر / ما دون المليمتر) في جبال الأنديز الشيلية.

الثقوب السوداء الهائلة هي مناطق كثيفة بشكل لا يصدق في مركز المجرات. تعمل كمصادر جاذبية مكثفة ترفع الغبار والغاز من حولها.

القوس A * – يقع على بعد 26000 سنة ضوئية فقط من الأرض – هو واحد من عدد قليل جدًا من الثقوب السوداء في الكون حيث يمكننا بالفعل مشاهدة تدفق المادة في مكان قريب.

ولكن نظرًا لأن المنطقة تمتص كل الضوء المحيط ، فمن الصعب للغاية رؤيتها ، لذلك أمضى العلماء عقودًا في البحث عن تلميحات عن نشاط الثقب الأسود.

تم إجراء الملاحظات بواسطة المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) خلال حملة قام بها Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration لتصوير الثقوب السوداء.

في أبريل 2017 ، تم ربط ثمانية تلسكوبات راديوية موجودة في جميع أنحاء العالم ، مما أدى إلى ظهور أول صورة على الإطلاق لـ Sagittarius A *.

استخدم الدكتور ويلجوس وزملاؤه بيانات ALMA المسجلة في وقت واحد مع ملاحظات EHT الخاصة بـ Sagittarius A *.

كان هناك المزيد من القرائن على طبيعة الثقب الأسود مخبأة في قياسات ALMA فقط.

بالصدفة ، تم إجراء بعضها بعد وقت قصير من انبعاث انفجار أو توهج لطاقة الأشعة السينية من مركز مجرة ​​درب التبانة واكتشفها تلسكوب تشاندرا الفضائي التابع لناسا.

يُعتقد أن هذه الأنواع من التوهجات ، التي لوحظت سابقًا باستخدام تلسكوبات الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء ، مرتبطة بـ “النقاط الساخنة” – فقاعات الغاز التي تدور بسرعة كبيرة وقريبة من الثقب الأسود.

قال الدكتور ويلجوس: “ ما هو جديد ومثير حقًا هو أن مثل هذه التوهجات لم تكن موجودة حتى الآن إلا بوضوح في عمليات رصد الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء للقوس A *.

“هنا نرى للمرة الأولى مؤشرًا قويًا جدًا على أن النقاط الساخنة التي تدور حول المدارات موجودة أيضًا في عمليات الرصد الراديوي.”

يصل أقل من 1٪ من المادة في البداية داخل تأثير الجاذبية للثقب الأسود إلى أفق الحدث ، أو نقطة اللاعودة ، لأن جزءًا كبيرًا منها يُقذف.

وبالتالي ، فإن انبعاث الأشعة السينية من المواد خافت بشكل ملحوظ ، مثل معظم الثقوب السوداء العملاقة في المجرات في الكون القريب.

قال المؤلف المشارك جيسي فوس ، طالب دكتوراه في جامعة رادبود بهولندا: “ ربما تكون هذه النقاط الساخنة المكتشفة عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء هي مظهر من مظاهر نفس الظاهرة الفيزيائية.

“عندما تبرد البقع الساخنة التي تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء ، تصبح مرئية بأطوال موجية أطول ، مثل تلك التي رصدتها ALMA و EHT.”

كان يُعتقد أن التوهجات تنشأ من تفاعلات مغناطيسية في غاز شديد الحرارة يدور بالقرب من الثقب الأسود. نتائج البحث تدعم هذه الفكرة.

وقالت الدكتورة مونيكا موسيبرودزكا ، المؤلفة المشاركة ، من رادبود أيضًا: “ الآن نجد دليلًا قويًا على أصل مغناطيسي لهذه التوهجات وتعطينا ملاحظاتنا فكرة عن هندسة العملية.

“البيانات الجديدة مفيدة للغاية لبناء تفسير نظري لهذه الأحداث.”

يسمح ALMA لعلماء الفلك بدراسة انبعاث الراديو المستقطب من القوس A * ، والذي يمكن استخدامه للكشف عن المجال المغناطيسي للثقب الأسود.

رصد فريق دولي

رصد فريق دولي “النقطة الساخنة” باستخدام تلسكوب راديو ALMA (مصفوفة Atacama Large Millimeter / submillimeter) في جبال الأنديز التشيلية (في الصورة)

تلقي البيانات مجتمعة مع النماذج النظرية الضوء على تكوين النقطة الساخنة والبيئة المضمنة فيها ، بما في ذلك المجال المغناطيسي.

تساعد القيود الأقوى على شكل الثقب الأسود مقارنةً بالملاحظات السابقة في الكشف عن طبيعة الثقب الأسود ومحيطه.

تشير عمليات المسح بواسطة ALMA وأداة GRAVITY في تلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) ، الذي يراقب الأشعة تحت الحمراء ، إلى أن التوهج ينشأ في كتلة من الغاز.

يدور حول الثقب الأسود بحوالي 30 بالمائة من سرعة الضوء في اتجاه عقارب الساعة في السماء – مع مواجهة مدار البقعة الساخنة تقريبًا.

قال المؤلف المشارك ، الدكتور إيفان مارتي فيدال ، من جامعة فالنسيا: “ في المستقبل ، يجب أن نكون قادرين على تتبع النقاط الساخنة عبر الترددات باستخدام الملاحظات المنسقة متعددة الأطوال باستخدام كل من GRAVITY و ALMA.

سيكون نجاح مثل هذا المسعى علامة فارقة حقيقية لفهمنا لفيزياء التوهجات في مركز المجرة.

يُظهر منظر المجال الواسع هذا الضوء المرئي غيوم النجوم الغنية في كوكبة القوس (القوس) في اتجاه مركز مجرتنا درب التبانة

يُظهر منظر المجال الواسع هذا الضوء المرئي غيوم النجوم الغنية في كوكبة القوس (القوس) في اتجاه مركز مجرتنا درب التبانة

يأمل الفريق أيضًا أن يكون قادرًا على مراقبة كتل الغازات المدارية باستخدام EHT ، لاكتشاف المزيد عن الثقب الأسود ومعرفة المزيد عنه.

وأضاف الدكتور ويلجوس: “نأمل يومًا ما أن نشعر بالراحة عندما نقول إننا” نعرف “ما يجري في القوس A *.

كيف تتشكل الثقوب السوداء لا يزال غير مفهوم. يعتقد علماء الفلك أن ذلك يحدث عندما تنهار سحابة كبيرة من الغاز يصل حجمها إلى 100000 مرة أكبر من الشمس.

ثم تندمج العديد من هذه “البذور” لتشكل ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة ، توجد في مركز كل مجرة ​​ضخمة معروفة.

بدلاً من ذلك ، يمكن أن تأتي بذرة الثقب الأسود فائقة الكتلة من نجم عملاق ، حوالي 100 ضعف كتلة الشمس ، والذي يتشكل في النهاية في ثقب أسود بعد نفاد الوقود منه وانهياره.

عندما تموت هذه النجوم العملاقة ، فإنها تمر أيضًا بـ “المستعر الأعظم” ، وهو انفجار ضخم يطرد المادة من الطبقات الخارجية للنجم إلى الفضاء السحيق.

نُشرت الدراسة الجديدة في مجلة Astronomy & Astrophysics.

ما هي ألما؟

في عمق الصحراء التشيلية ، تقع مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية ، أو ALMA ، في أحد أكثر الأماكن جفافاً على وجه الأرض.

على ارتفاع 16400 قدم ، ساعد تقريبًا الارتفاع المبحر لطائرة جامبو ونحو أربعة أضعاف ارتفاع بن نيفيس ، كان على العمال حمل خزانات الأكسجين لاستكمال بنائها.

تم تشغيله في مارس 2013 ، وهو أقوى تلسكوب أرضي في العالم.

كما أنها الأعلى على هذا الكوكب ، وحوالي مليار جنيه إسترليني (1.2 مليار دولار) ، وهي واحدة من أغلى الأنواع من نوعها.

في عمق الصحراء التشيلية ، تقع مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية ، أو ALMA ، في أحد أكثر الأماكن جفافاً على وجه الأرض.  تم تشغيله في مارس 2013 ، وهو أقوى تلسكوب أرضي في العالم

في عمق الصحراء التشيلية ، تقع مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية ، أو ALMA ، في أحد أكثر الأماكن جفافاً على وجه الأرض. تم تشغيله في مارس 2013 ، وهو أقوى تلسكوب أرضي في العالم