تقنية جديدة تعد بوجهات نظر أكثر وضوحًا وأكثر تكرارًا للثقوب السوداء

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

تستعد تقنية جديدة قوية لإحداث ثورة في كيفية مراقبة علماء الفلك الثقوب السوداء ، من خلال إنتاج صور حادة متعددة الألوان يمكن أن تكشف عن تطورهم الديناميكي في الوقت الفعلي.

من خلال التعويض عن أجواء الأرض المضطربة ، تتيح هذه التقنية – التي تسمى نقل مرحلة التردد (FPT) – العلماء الذين يستخدمون مجموعة تلسكوب الأفق العالمية (EHT) لمشاهدة التفاصيل الدقيقة والميزات المميتة للأشياء الكونية (مثل الثقوب السوداء) من أي وقت مضى. تعمل هذه الطريقة أيضًا على تحسين تواتر الملاحظات من خلال توسيع نافذة المراقبة المحدودة لـ EHT ، مما يسمح للعلماء بإنشاء “أفلام” زمنية من نشاط الثقب الأسود.

وضع فريق دولي من الباحثين هذه التقنية الجديدة للاختبار باستخدام ثلاثة من 12 تلسكوبًا ينتميون إلى صفيف EHT ، بما في ذلك التلسكوب الذي يبلغ طوله 30 مترًا على قمة بيكو فيليتا في إسبانيا و James Clerk Maxwell Telescope و Sublimeter Artayeries في Hawai'i ، وفقًا لبيان من المركز للفيسلات الفلكية في Harvard & Smithsonian.

يبدأ التحدي المتمثل في مراقبة الكون مع التلسكوبات الأرضية بأجواء الأرض ، والتي تشوه الموجات الراديوية القادمة من الفضاء ، وفقًا لسارة إيساف ، مؤلفة الدراسة الجديدة وعالم فلك مع CFA. هذه التشوهات هي مشكلة خاصة في الترددات العليا مثل نطاق 230 جيجاهيرتز (GHZ) – المعروف أيضًا باسم النطاق ملليمتر ، والذي يستخدمه EHT حاليًا – حيث يتم تخفيف الإشارات بسرعة عن طريق الاضطراب في الغلاف الجوي وبخار الماء. نتيجة لذلك ، لا يمكن جمع البيانات إلا على مدار فترة زمنية قصيرة ، مما يحد من الحساسية وجعل من الصعب اكتشاف الإشارات الخافتة.

تعمل تقنية FPT من خلال الاستفادة من حقيقة أن الاختلافات في الغلاف الجوي تؤثر على ترددات مختلفة بطرق مماثلة ، مما يخلق علاقة قابلة للقياس. من خلال المراقبة بتردد أقل ، وتحديداً 86 جيجا هرتز ، والتي تعاني من تقلبات أبطأ في الغلاف الجوي ، يمكن للعلماء استخدام هذه البيانات لتصحيح الاختلافات الأسرع والأكثر تعريفية عند 230 جيجاهرتز. هذا يسمح بفترات متوسط ​​أطول بكثير في التردد الأعلى ، مما يعزز بشكل كبير وضوح الإشارة وحساسية. وقالت إيسافس لموقع الفضاء: “يمكن أن تمكن هذه القفزة في الأداء EHT من اكتشاف الثقوب السوداء الخافتة والتفاصيل الدقيقة من أي وقت مضى.

EHT هي شبكة عالمية من التلسكوبات الراديوية التي تستخدم تقنية تسمى قياس التداخل الأساسي الطويل جدًا (VLBI) للدمج رقميًا بين الملاحظات من جميع أنحاء العالم. في الوقت الحالي ، تعمل EHT فقط لمدة 10 أيام كل أبريل ، عندما تتماشى الظروف الجوية عبر التلسكوبات الواسعة النطاق. مع FPT ، يمكن لعلماء الفلك تمديد تلك النافذة إلى حد كبير ، وفتح الفرص لمراقبة الثقوب السوداء بشكل منتظم ومرونة ، حتى في ظل الظروف الجوية الأقل من المثالية.

هذا الإيقاع المتزايد هو مفتاح الهدف الرئيسي لـ EHT: تحويل الصور الثابتة للثقوب السوداء إلى أفلام توضح كيف تتغير مع مرور الوقت. نظرًا لأن معظم الثقوب السوداء تتطور ببطء ، فإن الملاحظات المتكررة ضرورية لتتبع كيف تدور حولها ، وكيفية إطلاق طائرات المواد ، وكيف تتحول الحقول المغناطيسية. من خلال المراقبة بشكل متكرر على مدار العام ، سيكون بإمكان EHT مشاهدة الثقوب السوداء تتغير مع مرور الوقت – والتي قد تلتقط الظواهر في الوقت الفعلي لأول مرة ، كما أشار Issaoun.

لجعل ذلك ممكنًا ، يتم ترقية التلسكوبات في صفيف EHT لدعم الملاحظات المتزامنة في ترددات متعددة. وهذا يشمل إضافة أجهزة الاستقبال لفرقة 86 جيجا هرتز. ومع ذلك ، لا يحتاج كل تلسكوب في الصفيف إلى تجهيزه مع المتلقي الجديد ليكون FPT فعالًا. حتى التنفيذ الجزئي يمكن أن يعزز أداء الشبكة الكاملة ، لأن جميع التلسكوبات تعمل جنبًا إلى جنب لإنشاء صورة كاملة لهدف كوني. في حين أن ترقيات الأجهزة المطلوبة بسيطة نسبيًا ، فإن كل تلسكوب له قيود فنية فريدة ، مما يشكل تحديات للتنفيذ ، وفقًا لـ ISSAOUN.

قصص ذات صلة

– تلسكوب أفق الحدث: دليل كامل

– أحداث الأفق تلسكوب جواسيس الطائرات تندلع من الثقب الأسود الفائق القريب

– بعد التقاط صورة لليستن بونستر ثقب الأسود ، يحلم العلماء بمقاطع الفيديو

بالإضافة إلى تعزيز الأداء ، تضيف هذه التقنية أيضًا طبقة جديدة من التعقيد إلى الصور نفسها. مع نطاقات تردد متعددة ، يمكن للباحثين تراكب البيانات بألوان مختلفة للكشف عن هياكل أكثر تفصيلاً حول ثقب أسود. ستساعد هذه الصور متعددة النطاقات في فصل ميزات مثل الغاز الدوار والحقول المغناطيسية ، وترسم صورة أكثر ديناميكية متعددة الأبعاد لبيئات الثقب الأسود.

في نهاية المطاف ، يمكن أن تمكن تقنية FPT من EHT من رؤية الثقوب السوداء أكثر وضوحًا فحسب ، ولكن أيضًا في كثير من الأحيان ، فتح عصرًا جديدًا من علوم الثقب الأسود.

تم نشر النتائج الأولية للفريق في 26 مارس في المجلة الفلكية. يعمل الباحثون باستمرار على تطوير الإمكانات الكاملة لشبكة EHT واستكشاف قدرات التردد العالي-مثل 345 جيجا هرتز-والتي يمكن أن تكمل الملاحظات متعددة الأطوار.