قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
كان ألبرت أينشتاين على حق: هناك منطقة على حافة الثقوب السوداء حيث لم تعد المادة قادرة على البقاء في مدارها وبدلاً من ذلك تسقط فيها، كما تنبأت نظريته في الجاذبية.
باستخدام التلسكوبات القادرة على اكتشاف الأشعة السينية، لاحظ فريق من علماء الفلك لأول مرة هذه المنطقة – التي تسمى “منطقة الغرق” – في ثقب أسود على بعد حوالي 10000 سنة ضوئية من الأرض. وقال عالم الأبحاث أندرو موميري، المؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت يوم الخميس في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية: “لقد تجاهلنا هذه المنطقة، لأنه لم يكن لدينا البيانات”. “ولكن الآن بعد أن فعلنا ذلك، لا يمكننا تفسير ذلك بأي طريقة أخرى.”
وهذه ليست المرة الأولى التي تساعد فيها الثقوب السوداء في تأكيد نظرية أينشتاين الكبرى، والتي تُعرف أيضًا باسم النسبية العامة. كانت الصورة الأولى للثقب الأسود، التي تم التقاطها في عام 2019، قد عززت في السابق الافتراض الأساسي لعالم الفيزياء الثوري بأن الجاذبية هي مجرد مادة تعمل على ثني نسيج الزمكان.
وتبين أن العديد من تنبؤات أينشتاين الأخرى كانت صحيحة على مر السنين، من بينها موجات الجاذبية والحد الأقصى للسرعة العالمية. قال موميري، زميل ليفرهولمي بيرلز في قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد بالمملكة المتحدة: «إنه رجل يصعب المراهنة عليه في هذه المرحلة».
“لقد خرجنا للبحث عن هذا على وجه التحديد – كانت هذه هي الخطة دائمًا. وقالت موميري: “لقد تجادلنا حول ما إذا كنا سنتمكن من العثور عليه لفترة طويلة حقًا”. “قال الناس إن ذلك سيكون مستحيلًا، لذا فإن تأكيد وجوده أمر مثير حقًا.”
“مثل حافة الشلال”
ويقع الثقب الأسود المرصود في نظام يسمى MAXI J1820 + 070، وهو يتكون من نجم أصغر من الشمس والثقب الأسود نفسه، وتقدر كتلته بـ 7 إلى 8 كتلة شمسية. استخدم علماء الفلك تلسكوبي NuSTAR وNICER الفضائيين التابعين لناسا لجمع البيانات وفهم كيفية امتصاص الغاز الساخن، المسمى البلازما، من النجم إلى الثقب الأسود.
NuSTAR هو اختصار لمصفوفة التلسكوب الطيفي النووي، التي تدور حول الأرض، ويقع NICER، المعروف رسميًا باسم مستكشف التركيب الداخلي للنجم النيوتروني، في محطة الفضاء الدولية.
وقال موميري: “حول هذه الثقوب السوداء توجد أقراص كبيرة من المواد التي تدور حول النجوم القريبة”. “معظمها مستقر، مما يعني أنها يمكن أن تتدفق بسعادة. إنه مثل النهر، في حين أن المنطقة الغارقة تشبه حافة الشلال – فقد ذهب كل دعمك وأنت تصطدم برأسك. وأضاف: “معظم ما يمكنك رؤيته هو النهر، ولكن هناك هذه المنطقة الصغيرة في النهاية، وهو ما وجدناه بشكل أساسي”، مشيرًا إلى أنه على الرغم من ملاحظة “النهر” على نطاق واسع، إلا أن هذا هو أول دليل على وجود “نهر”. “شلال.”
على عكس أفق الحدث، الذي هو أقرب إلى مركز الثقب الأسود ولا يسمح لأي شيء بالهروب، بما في ذلك الضوء والإشعاع، في “منطقة الغطس”، لا يزال بإمكان الضوء الهروب، لكن المادة محكوم عليها بالسحب القوي للجاذبية. شرح.
يمكن أن تساعد نتائج الدراسة علماء الفلك على فهم تكوين وتطور الثقوب السوداء بشكل أفضل. وقال موميري: “يمكننا أن نتعرف عليها حقًا من خلال دراسة هذه المنطقة، لأنها تقع على الحافة مباشرة، لذا فهي توفر لنا أكبر قدر من المعلومات”.
الشيء الوحيد المفقود من الدراسة هو الصورة الفعلية للثقب الأسود، لأنه صغير جدًا وبعيد. لكن فريقًا آخر من باحثي أكسفورد يعمل على شيء أفضل من مجرد صورة: أول فيلم عن الثقب الأسود. ولتحقيق ذلك، سيحتاج الفريق أولًا إلى بناء مرصد جديد، وهو تلسكوب أفريقيا المليمتر في ناميبيا، والذي تتوقع مومري أن يصبح جاهزًا للاستخدام في غضون عقد من الزمن. وسيمكن التلسكوب، الذي سينضم إلى التعاون الدولي Event Horizon Telescope الذي التقط الصورة الرائدة للثقب الأسود لعام 2019، العلماء من مراقبة وتصوير الثقوب السوداء الكبيرة في مركز مجرة درب التبانة وخارجها.
وصلة إلى الماضي
وفقًا لكريستوفر رينولدز، أستاذ علم الفلك في جامعة ميريلاند، كوليدج بارك، فإن العثور على دليل فعلي على “منطقة الغرق” يعد خطوة مهمة ستسمح للعلماء بتحسين النماذج بشكل كبير حول كيفية تصرف المادة حول الثقب الأسود. وقال رينولدز، الذي لم يشارك في الدراسة: “على سبيل المثال، يمكن استخدامه لقياس معدل دوران الثقب الأسود”.
يصف دان ويلكنز، عالم الأبحاث في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا، هذا التطور المثير، ويشير إلى أنه في عام 2018 كان هناك انفجار ضوئي شديد السطوع من أحد الثقوب السوداء داخل مجرتنا، مقترنًا بفائض من الطاقة العالية. الأشعة السينية.
وقال ويلكنز، الذي لم يشارك أيضًا في الدراسة: “لقد افترضنا في ذلك الوقت أن هذا الفائض كان من المادة الساخنة في “منطقة الغرق”، لكن لم يكن لدينا تنبؤ نظري كامل لما سيبدو عليه هذا الانبعاث”. دراسة جديدة.
وأضاف أن هذه الدراسة تجري هذه الحسابات بالفعل، باستخدام نظرية أينشتاين للجاذبية للتنبؤ بالشكل الذي ستبدو عليه الأشعة السينية المنبعثة من المواد الموجودة في “منطقة الانغماس” حول الثقب الأسود، ومقارنتها بالبيانات الصادرة عن ذلك الانفجار الساطع في عام 2013. 2018.
قال ويلكنز: “سيكون هذا بمثابة فضاء اكتشاف رئيسي خلال العقد المقبل أو نحو ذلك، بينما نتطلع إلى الجيل التالي من تلسكوبات الأشعة السينية التي ستمنحنا قياسات أكثر تفصيلاً للمناطق الأعمق خارج آفاق الحدث للثقوب السوداء”. “.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com