أول صورة حقيقية لثقب أسود. غدا!

غدا ، 10 أبريل 2019 ينتظرناحدث تاريخي ينتظره جميع علماء الفلك في العالم. سيقوم المشاركون في مشروع Event Horizon Telescope ، الذي يوحد العديد من التلسكوبات الراديوية الموجودة في أجزاء مختلفة من كوكبنا ، بعرض الصورة الحقيقية لأول مرة في الثقوب السوداء. يقع أحد الأجسام ، التي تحتوي على كتلة من 4.1 مليون خلية شمسية ، في وسط مجرة ​​درب التبانة ومخفية في أعماق مجموعات كثيفة من الغبار والغاز بين النجوم. الكائن الثاني يقع في قلب المجرة الإهليلجية العملاقة ميسييه 87 (M87) ، التي هي في كوكبة العذراء. الجسم لديه كتلة تعادل 7 مليارات شمسية وتنتج نفاثات طاقة قوية على بعد عدة آلاف من السنوات الضوئية.

إذا كانت حسابات العلماء صحيحة وكانت الملاحظات على الكائنات ناجحة ، ثم سنكون قادرين غدًا على رؤية صور لثقب واحد على الأقل أو حتى فتحتين أسودتين ، والتي من المحتمل أن تظهر أمامنا في شكل ظلالين صغيرتين ، تبرزهما السحب الساخنة من الغاز والغبار ، وكذلك قوية للغاية إشعاع الطاقة. ما إذا كان سيتم تشكيل هذه الأشياء - مستديرة أو بيضاوية أو من نوع مختلف تمامًا - يعتمد على ما إذا كانت تدور (وبأي سرعة) ، وعلى مدى صواب أينشتاين في وصفها ، وكذلك على مدى نشاطها.

الصورة الحقيقية لهذه الظلال ، والتي هي كذلكجادل أينشتاين وهوكينج كثيرًا ، حيث تتوقف قوانين الفيزياء المعتادة عن العمل ، حيث يتوقف الوقت ، وتختفي أي مسألة وضوء دون أثر ، وتتوقف عن الوجود في العالم المادي المعروف لنا وتترك وراءنا ذكريات فقط ، يجب تخزينها بشكل دائم في ذاكرة أي من الفيزياء الفلكية. لأول مرة في التاريخ ، سيتمكن العلماء من النظر إلى قلب اللانهاية.

بالطبع ، كل هذا سيحدث فقط إذاإذا كان بإمكان علماء الفلك رؤيتهم بالفعل. وفقًا لنشر New York Times ، فإن فريق مشروع Event Horizon طوال فترة الملاحظة وتحليل البيانات التي تم تلقيها عمليًا لم يبلغ عن التقدم المحرز. لذلك ، لا يمكن لأحد أن يقول على وجه اليقين ما إذا كان بإمكانهم حقًا الحصول على صور حقيقية للثقوب السوداء.

مصدر راديو القوس A * في وسط مجرتنا

على الرغم من السرية الكاملة ، والرأسينص مشروع حدث هوريزون تلسكوب ، شيب دولمان ، على أن فريقه يعمل "بتفان كامل ، ويتحقق من كل نتيجة أربع مرات". زار دولمان مؤخرًا مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، ولم يقل شيئًا ، لكنه بدا كما لو كان هو وفريقه لديه حقًا شيء لإظهاره وإخباره.

الإعلان عن نتائج دراسة لمدة عامينمن المزمع عقده في وقت واحد في ستة أماكن في جميع أنحاء العالم في وقت واحد ، مما يشير إلى أنه يمكنه معرفة مدى أهمية هذا المشروع بالنسبة للمجتمع العلمي الدولي. على سبيل المثال ، سيتم عقد عرض تقديمي واحد في نادي الصحافة الوطني في واشنطن ، وسيعقد مؤتمر صحفي آخر من قبل فرانس كوردوفا ، رئيس المؤسسة الوطنية للعلوم. سيبقى فريق من علماء مشروع Event Horizon Telescope في المتحف الوطني للملاحة الجوية والفضائية.

من الجدير بالذكر أن العرض سوف يتم تقريبًابعد قرن من الزمان ، نظرًا لأن الصور المشوهة للنجوم جعلت آينشتاين مشهورًا حقًا وعزز نظريته العامة للنسبية (GTR) كقانون غير قابل للكسر في الكون. وقال ووصف كيف ، مع وجود الكتلة والطاقة ، والجاذبية قادرة على تشويه المكان والزمان ، والسماح لمحتويات الكون ، بما في ذلك الضوء ، للعمل ومتابعة ليس فقط خطوط مستقيمة ، ولكن أيضا مسارات منحنية للغاية.

وقد أدى GTR العلم إلى مفهوم جديد للتفاهممساحة ، حيث يمكن للزمان أن يرتعش ، ينحني ، يوسع ، يلف ويختفي إلى الأبد في فم الثقوب السوداء. لدهشة آينشتاين نفسه ، أظهرت معادلاته أن التركيز الضخم للمادة والطاقة في مكان واحد يمكن أن يدمر وقت الفضاء ، ويمتص المادة والضوء إلى شيء لا نهائي. لم يعجب العالم هذه الفكرة ، لكن العلم الحديث يعتقد أن الكون يحتوي على العديد من الثقوب السوداء التي هي على استعداد لتهام كل شيء في طريقها. ويمثل الكثير منهم المرحلة الأخيرة من تطور النجوم المنهارة.

أي شكوك لصالح وجود هذهاختفت الأجسام قبل ثلاث سنوات بفضل اكتشاف طاقم مرصد الموجة الجيولوجية الليزر (LIGO). بمساعدة معدات حساسة للغاية ، سمع العلماء "صدى" لزوج من الثقوب السوداء بعيدًا عنا ، مما تسبب في "هزة" ​​من أنسجة الزمكان ، والتي ، مثل موجات من حجر ألقيت في الماء ، انتشرت في جميع أنحاء الكون واشتعلت بها معدات LIGO. منذ ذلك الحين ، لاحظ علماء الفيزياء الفلكية العديد من تصادمات الثقوب السوداء. كما اتضح فيما بعد ، أصبح الأمر تافهاً لدرجة أنه حتى بين العلماء توقفت هذه الأحداث عن التسبب في رهبة موقرة.

ومع ذلك ، فإن علماء الفلك مفتونون جدًا بالفرصة لرؤية أخيرًا ما كان مخفيًا عن أعينهم.

"نعم ، أود حقًا أن أرى صورتها. مع العلم بقوانين الفيزياء والرياضيات ، أفهم تمامًا أن عبارة "رؤية الثقب الأسود" لا تبدو صحيحة تمامًا ، ولكن الفرصة لإلقاء نظرة شخصية على الصورة الحقيقية لما أردنا جميعًا رؤيته لفترة طويلة هي ببساطة رائعة! "، تعليقات دانييل هولز من جامعة شيكاغو.

يقول عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ييل بريامفادا ناتاراجان: "من المثير للاهتمام للغاية حتى من الناحية الفنية - أن أرى شخصياً صورة الثقب الأسود".

كما أشار المقابلات في صحيفة نيويورك تايمز ، خاصةالأمر المثير بالنسبة لهم هو أن هذه الثقوب السوداء ليست "جثث نجوم" عادية ، ولكنها وحوش عملاقة حقيقية تقع في قلب مجراتها ، وتؤثر مباشرة على الطقس الكوني وتنتج انبعاثات طاقة لآلاف السنين الضوئية.

حتى لو كانت هذه الصور ليست كذلكمثير للإعجاب ، كما نتوقع جميعًا ، أن الفرصة لرؤية جزء صغير على الأقل من هذه الكيانات ستساهم مساهمة لا تقدر بثمن في أبحاثهم وفهمهم لما هم عليه حقًا وكيف يمكنهم إظهار جميع القوى والفرص المذهلة التي تنسب إليها.

في وسط درب التبانة ، على مسافة حوالي 26000 سنة ضوئية من الأرض هي مصدر للانبعاثات الراديوية ، تسمى القوس A *. من خلال تتبع مدارات النجوم حول هذا المحور المركزي ، تمكن علماء الفلك من حساب ما يلي: أيا كان ، فإن لديه أربعة ملايين كتلة شمسية. الكائن لا ينبعث منها الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء. إذا لم تكن هذه ثغرة سوداء ، فإن العلماء ليسوا مستعدين لتخمين ما هي عليه بالفعل. الطريقة الوحيدة لاكتشاف ذلك هي محاولة الإطراء عبر الغبار والغاز المحيطين ، ومن خلال كل الحقائق والممارسات الخاطئة ، قم بإجراء مراقبة مباشرة لما هو موجود.

اجعلها ساحقة. وفقًا لحسابات آينشتاين القياسية ، يبلغ قطر الثقب الأسود ، الذي يبلغ كتلته 4.1 مليون شمسية ، حوالي 24 مليون كيلومتر فقط - وهي نقطة صغيرة على نطاق كوني مع مراعاة مسافة الملاحظات. لحسن الحظ ، فإن جاذبية الثقب الأسود نفسه يسمح لها أن تبدو أكبر مرتين على الأقل. ولكن حتى في هذه الحالة ، فإن محاولة رؤيته ستكون مماثلة لمحاولة رؤية برتقالة على سطح القمر بالعين المجردة.

لرؤية شيء صغير جدا معسوف تتطلب مسافة كبيرة تلسكوبًا ضخمًا وقويًا حقًا. وفي هذا المكان ، أصبح تلسكوب راديو Event Horizon ، الذي سمي على اسم الحدود في الزمان الأسود المحيط بالثقب الأسود وما يسمى نقطة اللاعودة ، في متناول يدي. كل ما يعبرها محكوم عليه بالابتلاع إلى ما لا نهاية. هذا المشروع هو من بنات أفكار عالم الفيزياء الفلكية شيب دولمان ، الذي فكر جديا في تنفيذه بعد دراسة الأنشطة الغامضة في مراكز المجرات الراديوية الفائقة الكتلة ، مثل M87.

Galaxy M87. طائرة نفاثة نسبية تهرب من وسط المجرة

الحدث الأفق هو شبكةالتلسكوبات الراديوية التي تعمل على مبدأ التداخل اللاسلكي مع قواعد طويلة. التلسكوبات بعيدة عن بعضها البعض لمسافات طويلة جدا. على سبيل المثال ، أحدهما هو القطب الجنوبي ، والآخر في فرنسا ، والثالث في تشيلي ، والآخر في جزيرة هاواي. في الواقع ، سمحت للدكتور دولمان وزملاؤه بإنشاء تلسكوب راديو افتراضي ضخم بحجم الأرض. تم العمل على إنشائها على مدار 10 سنوات. أخيرًا ، في أبريل 2017 ، تمت مزامنة شبكة من ثمانية تلسكوبات مع ساعة ذرية وثبّتت عينيها على وسط درب التبانة ، وكذلك في مركز المجرة العملاقة M87. استمرت الملاحظات المستمرة لمدة 10 أيام.

مرصد لا سيلا ، يقع في شيلي ويملكه المرصد الجنوبي الأوروبي. أحد المحطات التي شاركت في مشروع Event Horizon

في العامين المقبلين ، قضى العلماء فك التشفيروتحليل البيانات. تبين أن أحجام هذه المعلومات ضخمة (حيث جمع كل من التلسكوبات 500 تيرابايت من المعلومات) بحيث تعذر نقلها عبر الإنترنت. لذلك ، تم تخزين البيانات على الأقراص الصلبة (إجمالي 1024 قطعة) وإرسالها إلى مرصد Haystack (المملوكة من قبل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، وكذلك إلى معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في بون (ألمانيا). يوجد في كلا المختبرين حواسب عملاقة قادرة على تفكيك وهيكلة هذه المعلومات الضخمة.

بيانات من تلسكوب لاسلكي يقع في الجنوبلا يمكن الحصول على القطب حتى ديسمبر 2017. كما يلاحظ الدكتور دولمان ، "الجاني كان شتاء أنتاركتيكا ، في وقت كان من المستحيل إحضار أي شيء وإزالته من القطب الجنوبي".

في عام 2018 ، انقسم فريق الفلكيين إلىأربع مجموعات مستقلة كانت تعمل في تجميع صور الثقوب السوداء من البيانات التي تم الحصول عليها. يقول الدكتور دولمان أنه من أجل موضوعية النتائج ، لم تتلامس أي مجموعة مع بعضها البعض. على الرغم من المرحلة الأخيرة من العمل ، انضم تركيب آخر في غرينلاند إلى مشروع التلسكوب الإذاعي الافتراضي Event Horizon في أبريل من نفس العام. بعد ذلك ، تمت مراقبة مراكز درب التبانة والمجرة M87 مرة أخرى. وهذه المرة تم جمع البيانات ضعف ما تم خلال الملاحظات في عام 2017.

"لقد زادت قدراتنا عدة مرات منذ ذلك الحين ،" تعليق دولمان.

لم يتم أخذ عينات من بيانات الرصد الجديدةالتحليل ، الذي سيتم الإعلان عن نتائجه غدًا ، لكنهم يسمحون للفلكيين بالتحقق من المعلومات التي تم الحصول عليها في عام 2017 ، بالإضافة إلى تتبع التغييرات المحتملة.

يمكنك مناقشة المقال في Telegram-chat.