عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
لقياس كتل الثقوب السوداء ودورانها، يريد العلماء تتبع الأدلة التي خلفها الضوء الذي يأخذ رحلة دائرية، وينحني حول هذه الفراغات، ويضيء في النهاية نحونا.
أجرى الطاقم، من جامعة برينستون ومختبر لوس ألاموس الوطني، عمليات محاكاة حاسوبية معقدة لإظهار كيفية عمل تلسكوبين – أحدهما على أرضوالآخر في الفضاء – يمكنهم العمل معًا لجعل الفكرة حقيقة. بمعنى آخر، يمكن أن تساعدنا هذه الأجهزة في اكتشاف الضوء الذي كان في الأساس في رحلة حول a الثقب الأسود.
يعتمد المفهوم على أ عدسة الجاذبية – قدرة جسم ضخم على تشويه نسيج المكان والزمان، أو الزمكان، وبالتالي تغيير مسار الضوء. بعض الثقوب السوداء هي أضخم الأجسام الفردية الموجودة فيها الكون; الثقب الأسود الموجود في مركز المجرة ميسي 87على سبيل المثال، لديه كتلة إجمالية أكبر بـ 6.5 مليار مرة من كتلة الجسم كتلة شمسنا. مثل هذه الأجسام الضخمة والمدمجة قادرة على إحداث انحناءات خطيرة فضاءوقت.
الثقوب السوداء مثل تلك الموجودة في M87 محاطة بأقراص من الغاز الساخن التي تتدفق بشكل ثابت نحو الداخل نحو فتحات الفراغات. هذه الأقراص ليست هادئة. يمكن أن تكون مضطربة، مع وجود كتل أكثر كثافة داخل الأقراص – ربما سحابة غازية أو مارقة الكويكب – كثيرًا ما يتم تمزيقها بفعل المد والجزر الثقالي للثقبين الأسودين، مما يؤدي إلى إطلاق رشقات نارية من الطاقة والضوء في جميع الاتجاهات. بعض هذا الضوء يضيء علينا مباشرة، ولكن البعض الآخر يضيء في البداية في الاتجاه المعاكس. ومع ذلك، فإن مسار ذلك الضوء يقع في الفضاء الذي تشوهه كتلة الثقب الأسود نفسه. يمكن للضوء أن ينتقل حول الثقب الأسود، في بعض الحالات عدة مرات، قبل أن يتجه نحونا. نحن نرى هذا الضوء على أنه “صدى” متأخر لانفجار الضوء الأصلي.
على عكس معظم عدسات الجاذبية، التي تعمل على تكبير ضوء الأجسام البعيدة، في هذه الحالة يتم إلغاء تكبير صدى الضوء وتدويره وتقطيعه، مما يجعله خافتًا جدًا ولم يكن علماء الفلك متأكدين من إمكانية اكتشافه.
ومع ذلك، قد يكون ذلك على وشك التغيير.
وقال جورج وونج من معهد برينستون للدراسات المتقدمة في تقرير له: «إن الضوء الذي يدور حول الثقوب السوداء ويسبب أصداءً ظل موضوعًا نظريًا منذ سنوات، لكن مثل هذه الأصداء لم يتم قياسها بعد». إفادة. “تقدم طريقتنا مخططًا لإجراء هذه القياسات، والتي يمكن أن تحدث ثورة في فهمنا للثقوب السوداء.”
يتم تحديد طول التأخير في المقام الأول من خلال كتلة الثقب الأسود. وذلك لأنه كلما زادت ضخامة الثقب الأسود، كلما كان أوسع أفق الحدثوكلما استغرق الضوء وقتًا أطول للدوران حوله. يعد ميل الثقب الأسود بالنسبة إلى وجهة نظرنا عاملاً أيضًا، حيث يمكن أن تؤدي الميول المختلفة إلى أوقات تأخير مختلفة.
أجرى فريق وونج نماذج حاسوبية أظهرت مدى قدرة قياس التداخل الأساسي – عملية الجمع بين الضوء الذي تكتشفه التلسكوبات في مواقع مختلفة – على التمييز بين الضوء المباشر وصدى الضوء غير المباشر حول ثقب أسود مشابه لذلك الموجود في M87. ويتكهنون بأن الأمر لن يتطلب سوى مهمة فضائية “متواضعة” تعمل في انسجام مع تلسكوب موجود بالفعل على الأرض.
تتميز جميع الثقوب السوداء بثلاثة عوامل فقط: كتلتها، ودورانها، وشحنتها الكهربائية، والتي تعتبر صفرًا فعليًا. لذلك، باستخدام أصداء الضوء للحصول على قياسات دقيقة لكتلة الثقب الأسود ودورانه، فإنه سيمكن من تحقيق قفزات عملاقة في فهم علم الثقب الأسود ودراسة galaxy تطور.
“تلعب الثقوب السوداء دورًا مهمًا في تشكيل الكون تطور الكون“يقول وونغ. “على الرغم من أننا نركز في كثير من الأحيان على كيفية سحب الثقوب السوداء للأشياء، إلا أنها تقذف أيضًا كميات أكبر من الطاقة إلى محيطها. إنها تلعب دورًا رئيسيًا في تطور المجرات، مما يؤثر على كيف ومتى وأين النجوم الشكل، والمساعدة في تحديد كيفية تطور بنية المجرة نفسها. إن معرفة توزيع كتل الثقب الأسود ودورانه، وكيف يتغير التوزيع بمرور الوقت، يعزز فهمنا للكون بشكل كبير.”
قصص ذات صلة:
– تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد “الجواهر الكونية” في الكون المبكر للغاية (فيديو)
– الثقوب السوداء المفقودة في درب التبانة هي أخبار سيئة لنظرية المادة المظلمة
– تشير “حلقة أينشتاين” الغريبة إلى أن المادة المظلمة الغامضة تتفاعل مع نفسها
عدسات الجاذبية هي مظهر من مظاهر ألبرت أينشتايننظرية النسبية العامةالذي يصف كيفية تفاعل الكتلة والطاقة مع المكان والزمان. كلما كان مجال الجاذبية أكثر كثافة، كلما كانت تأثيرات النسبية العامة أكثر وضوحًا. وبالتالي فإن تتبع أصداء الضوء في مثل هذه البيئة يوفر فرصة مثالية لاختبار النسبية العامة.
“باستخدام هذه التقنية، قد نجد أشياء تجعلنا نفكر، “مرحبًا، هذا غريب!”” ليا ميديروس، أ ناسا وقال زميل في جامعة برينستون في البيان. “إن تحليل مثل هذه البيانات يمكن أن يساعدنا في التحقق مما إذا كانت الثقوب السوداء متوافقة بالفعل مع النسبية العامة.”
أي شيء لا يتصرف كما تتنبأ النسبية العامة يمكن أن يكشف عن خلل في نظرية أينشتاين، لكن لا تحبس أنفاسك، فبعد أكثر من قرن من الزمان لم نعثر على خطأ بعد.
تم نشر العمل في 7 نوفمبر رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.