يمكن لكوكبة الأقمار الصناعية الصغيرة أن تكشف عن الثقوب السوداء بشكل لم يسبق له مثيل

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

يعمل الباحثون في كوريا الجنوبية على تطوير كوكبة من الأقمار الصناعية يمكنها الكشف عما يحدث في محيط الثقوب السوداء الهائلة بشكل لم يسبق له مثيل.

الكوكبة، التي يطلق عليها اسم كابيلا، هي من بنات أفكار أستاذ علم الفلك بجامعة سيول الوطنية ساشا تريب. بصفته خبيرًا في الثقوب السوداء، أصبح تريب محبطًا بسبب القيود المفروضة على الأدوات البشرية الحالية لمراقبة الثقوب السوداء، ويشعر بالقلق من أنه ما لم يتم تحقيق تقدم تكنولوجي كبير، فقد تصل الأبحاث قريبًا إلى “طريق مسدود”.

عندما تم الكشف عن أول صورة على الإطلاق لثقب أسود هائل – تلك الموجودة في مركز مجرة ​​ميسييه 87 على بعد حوالي 55 مليون سنة ضوئية من الأرض – للعالم في عام 2019، أحدثت ضجة كبيرة. وأظهرت حلقة متوهجة على شكل كعكة الدونات، تحيط ببقعة داكنة غريبة. وأكدت أن الثقوب السوداء، تلك النقاط الساخنة المحيرة للعقل من الجاذبية القوية للغاية بحيث لا يمكن حتى للضوء الهروب منها، موجودة بالفعل. وفي عام 2022، تبعتها صورة للثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا، درب التبانة. على الرغم من أن الصور كانت آسرة، إلا أنها لم تكن قريبة من الكمال بالنسبة للباحثين مثل تريب.

هذه العيوب هي نتيجة للقيود المفروضة على Event Horizon Telescope (EHT)، وهي شبكة من التلسكوبات الراديوية على مستوى الكوكب تعمل كمرصد واحد على مستوى الكوكب بفضل تقنية تعرف باسم قياس التداخل الأساسي الطويل جدًا.

“المشكلة هي أنه في أي وقت من الأوقات، كل زوج من الهوائيات [of EHT] قال تريب لموقع Space.com: “يقيس نقطة واحدة فقط من الصورة المستهدفة. وينتهي بك الأمر مع صورة فارغة في الغالب وتتطلب الكثير من المعالجة. ولهذا السبب، فإننا نفتقد الكثير من البنية، لأن الميزات التي تقل عن حجم معين لا يمكن تصويرها”.

على سبيل المثال، يعرف علماء الفلك أن دفقة قوية من الغاز الساخن تنطلق من الثقب الأسود ميسييه 87 بسرعة الضوء. لكن هذه الطائرة لا يمكن رؤيتها في الصورة الشهيرة لعام 2019.

تتمثل إحدى طرق تحسين دقة صور الثقب الأسود في قياس انبعاثات إشارات الراديو التي لها ترددات أعلى، وبالتالي أطوال موجية أقصر. لكن ذلك مستحيل من على سطح كوكبنا لأن بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي للأرض يمتص هذه الإشارة في الغالب.

سيكون للتلسكوبات الراديوية الموجودة على الأقمار الصناعية رؤية دون عائق لهذا النوع من الإشعاع. وسوف يحلون أيضًا مشكلتين إضافيتين. ستتكون كوكبة الأقمار الصناعية كابيلا التي تصورها تريب وزملاؤه من أربعة أقمار صناعية تدور على ارتفاعات تتراوح بين 280 و370 ميلاً (450 و600 كيلومتر).

لم تعد شبكة التلسكوبات الراديوية المدارية مقيدة بمحيط الكوكب، ومن خلال تقنية قياس التداخل، سيكون لها قطر أكبر من قطر EHT على مستوى الكوكب، وبالتالي توفر جودة صورة أفضل ودقة أفضل. وبينما تتحرك الأقمار الصناعية حول الكوكب، وتدور حوله عدة مرات يوميًا، فإن قياساتها لا تترك أي نقاط فارغة، على عكس الشبكة المتفرقة من تلسكوبات EHT الأرضية.

يقول تريب إن النظام سيفتح نافذة جديدة تمامًا على العمليات التي تجري في محيط آفاق حدث الثقوب السوداء، وهي الحدود التي لا يمكن الهروب منها.

وقال تريب: “نود حقاً أن نفهم كيف تتشكل النفاثات النسبية من الغاز المتراكم بواسطة الثقب الأسود”. “لكن الأمر يتطلب عمليات رصد في قرارات مستحيلة حاليًا ولا يمكن التعامل معها إلا بواسطة مقياس تداخل راديوي فضائي مثل كوكبة كابيلا.”

يمكن لنظام مراقبة الثقب الأسود المداري تصوير الثقوب السوداء في المجرات القريبة بمعدل أسرع بكثير من EHT المرتبط بالأرض وتوفير تقديرات أكثر دقة لكتلتها. كما أنه سيساعد الباحثين على فهم العمليات التي تحدث داخل الحلقات المتوهجة التي تحيط بتلك الثقوب السوداء، وفقًا لتريب.

لم يحاول العلماء حتى الآن وضع العديد من التلسكوبات الراديوية في المدار. ونظرًا للأطوال الموجية الطويلة لإشارات الراديو، يجب أن تكون هوائيات الاستقبال كبيرة جدًا وبالتالي لا يمكن إطلاقها أو نشرها بسهولة في الفضاء. ولكن مع التقدم التكنولوجي، يعتقد تريب أنه يمكن الآن وضع مرصد راديوي متواضع في حافلة فضائية تزن 1100 رطل (500 كيلوغرام).

قصص ذات صلة:

— أهم 7 اكتشافات للثقوب السوداء من عام 2024

— يمكن للثقوب السوداء أن تسحق تشكل النجوم، حسبما اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي

– تفضل الثقوب السوداء الهائلة تناول الطعام من الصفائح المتذبذبة

وقال تريب: “لقد أصبحت التكنولوجيا متاحة الآن حتى نتمكن من بناء هذه الأنظمة صغيرة بما فيه الكفاية ورخيصة بما فيه الكفاية”.

ويتصور أن النظام بأكمله لا يكلف أكثر من 500 مليون دولار. وقال تريب إن إدارة الفضاء الجوي الكورية التي تم تشكيلها مؤخرًا في كوريا الجنوبية أعربت عن اهتمامها بالمشروع، وستقرر العام المقبل بشأن توفير التمويل. إذا سارت الأمور على ما يرام، فقد يتمكن العلماء من تسليط المزيد من الضوء على الوحوش النهمة الموجودة في مراكز المجرة في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي.

قدم تريب وفريقه هذا المفهوم في ورقة بحثية منشورة على موقع arXiv.