تعتبر الثقوب السوداء من أكثر الأجسام غموضًا في الكون. ومع ذلك، يمكن للعلماء أن يتعلموا الكثير عنها الثقوب السوداء من خلال فحص بيئاتها، والظروف التي تولدها جاذبيتها الشديدة، ونفاثات المادة التي تنفجر عند الاقتراب سرعة الضوء.
فيما يلي قصص الثقب الأسود الأكثر إثارة للإعجاب والاستثنائية والصادمة لعام 2023.
1. أحد أكبر الثقوب السوداء الهائلة
وفي شهر مارس، كشف الباحثون أنهم اكتشفوا ما قد يكون واحدة من أضخم الثقوب السوداء التي تم اكتشافها على الإطلاق. ويقع العملاق الكوني في قلب المجرة الإهليلجية Abell 1201 BCG، التي تقع على بعد 2.73 مليار سنة ضوئية من كوكبنا. أرضوالمجرة نفسها تقع في مجموعة ضخمة من المجرات تسمى أبيل 1201.
ويُعتقد أن الثقب الأسود Abel 1201 BCG له كتلة تعادل 32.7 مليار شمس، وتم اكتشافه من خلال تأثير جاذبيته على الشمس. فضاء.
“هذا الثقب الأسود على وجه التحديد، الذي تبلغ كتلته حوالي 30 مليار مرة كتلة شمسنا، هو واحد من أكبر الثقوب المكتشفة على الإطلاق، ويقع على الحد الأعلى للحجم الذي نعتقد أن الثقوب السوداء يمكن أن تصل إليه نظريًا، لذا فهو اكتشاف مثير للغاية.” وقال قائد الدراسة جيمس نايتنغيل، عالم الفيزياء في جامعة دورهام في المملكة المتحدة، في بيان.
2. بذور الثقب الأسود الهائل في بداية الكون
لسنوات عديدة، فكر العلماء في كيفية القيام بذلك الثقوب السوداء الهائلة تصل إلى هذه الأحجام الهائلة. وهذا يمثل تحديًا خاصًا عندما تكون الثقوب السوداء هائلة الحجم بملايين أو مليارات المرات كتلة الشمس تم اكتشافها في العصر المبكر للكون، عندما لم يكن لديها الوقت الكافي للتغذي على المادة أو حتى الاندماج مع الثقوب السوداء الأخرى بما يكفي للوصول إلى مثل هذه الكتل العملاقة.
“إن الأمر يشبه رؤية عائلة تسير في الشارع، ولديها مراهقان يبلغ طولهما 6 أقدام، ولكن لديهم أيضًا طفلًا صغيرًا يبلغ طوله 6 أقدام،” جون ريجان، زميل باحث في جامعة ماينوث والذي لم يشارك في البحث ، قال لموقع Space.com.. “
وفي أغسطس، اكتشف علماء الفلك دليلاً على كيفية بدء هذه العملية، العثور على “بذور ثقيلة” للثقوب السوداء مع كتل حوالي 40 مليون مرة من شمس في الكون بعد 400 مليون سنة فقط من بدايته. ويُعتقد أن ما يسمى بمجرات الثقوب السوداء الضخمة تتشكل مباشرة من سحب ضخمة من الغاز والغبار، وليس من الموت. النجوم، وتوفير مليارات السنين على الطريق إلى حالة فائقة الكتلة.
3. اندماج ثقب أسود هائل بالقرب من الأرض
في أكتوبر، اكتشف علماء الفلك نظامًا ثنائيًا للثقب الأسود فائق الضخامة في أعقاب اندماج مجرتين. على بعد 90 مليون سنة ضوئية فقط، إنه اكتشاف أقرب زوج من الثقوب السوداء الهائلة إلى الأرض حتى الآن.
تبلغ كتلة الثقوب السوداء 54 مليون مرة كتلة الشمس و6.3 مليون مرة كتلة الشمس على التوالي. حاليًا، يدوران حول بعضهما البعض على مسافة محترمة تبلغ 1600 سنة ضوئية. ولكن في غضون حوالي 250 مليون سنة، سوف تلتفان معًا وتندمجان، تمامًا كما فعلت المجرات الأم قبل مليار سنة، مما يؤدي إلى خلق ثقب أسود هائل يبلغ كتلته مجتمعة حوالي 60 مليون كتلة شمسية.
4. التعزيز الكمي لكاشف موجات الجاذبية
عندما تحدث اندماجات الثقب الأسود، فإنها تؤدي إلى رنين الزمكان مع تموجات صغيرة تسمى موجات الجاذبيةوالتي تم التنبؤ بها لأول مرة في آينشتاين عام 1915 النظرية النسبية العامة.
ماذا أينشتاين لم يكن من المتوقع أن موجات الجاذبية يمكن اكتشافها يومًا ما هنا على الأرض. حصل هذا الكشف عن تموجات الزمكان على دفعة كبيرة في أكتوبر، عندما تم اكتشافه مرصد موجات الجاذبية بمقياس التداخل بالليزر (LIGO) حصل على ترقية من شأنها أن تفعل ذلك دفع إلى ما هو أبعد من ما يسمى “الحد الكمي،“مما يسمح لها باكتشاف تموجات أصغر في الفضاء من عمليات اندماج الثقوب السوداء الأكثر بعدًا.
وقال وينكسوان جيا Wenxuan Jia، الباحث في مختبر LIGO، لموقع Space.com: “يمكننا الآن الوصول إلى كون أعمق، ومن المتوقع أن نكتشف عمليات اندماج أكثر بنسبة 60% من ذي قبل”. “تزيد الترقية أيضًا من فرصنا في اكتشاف الثقوب السوداء ذات الكتلة دون النجمية في الكون. وستفيد الترقية التجريبية الأخيرة اكتشافنا للإشارات الفيزيائية الفلكية بكل الطرق تقريبًا.”
5. صدى “التجشؤ” الهائل للثقب الأسود الهائل
في يونيو/حزيران، اكتشف مستكشف قياس استقطاب الأشعة السينية التابع لناسا أصداء انفجار من الثقب الأسود الهائل في مجرتنا, القوس أ* (القوس أ*). ويُعتقد أن القوس A* هو الذي أطلق هذا الضوء عالي الطاقة في مطلع القرن التاسع عشر، وقد التقط العلماء صدى له على شكل أشعة سينية تشرق من السحب الجزيئية الكثيفة من الغاز المحيطة بمركز المجرة. درب التبانة وولادة نجوم جدد. يُعتقد أن الانفجار الإشعاعي الذي يبلغ عمره 200 عام قد نتج عن قطعة من الإشعاع الكويكب، سحابة غازية أو نجم يقترب كثيرًا من Sgr A* ويتم تمزيقه بواسطة قوى المد الهائلة الناتجة عن كثافة الثقب الأسود الهائل جاذبية.
6. تحول الذكاء الاصطناعي للثقب الأسود
في أبريل، أول صورة على الإطلاق لثقب أسود، التي يطلق عليها اسم “الدونات البرتقالية الغامضة” لأنها ضبابية بشكل ملحوظ، حصلت على تحول كبير بفضل الذكاء الاصطناعي. ولتحسين دقة الصورة، استخدم الباحثون حاسوبًا عملاقًا يشغل تقنية للتعلم الآلي تسمى نمذجة قياس التداخل للمكونات الرئيسية (PRIMO). وهذا سمح لهم بملء الفجوات التي غابت عنهم تلسكوب أفق الحدث (EHT) عندما التقطت أول صورة للثقب الأسود في عام 2019 وتقليص الحلقة المتوهجة للثقب الأسود الهائل لمعرفة المزيد عنه.
وقال تود لوير، عضو EHT والباحث في NOIRLab، في بيان: “PRIMO هو نهج جديد للمهمة الصعبة المتمثلة في بناء الصور من ملاحظات EHT”. “إنها توفر طريقة للتعويض عن المعلومات المفقودة حول الجسم الذي تتم ملاحظته، وهو أمر مطلوب لإنشاء الصورة التي كان من الممكن رؤيتها باستخدام تلسكوب راديوي عملاق واحد بحجم الأرض.”
7. “سيف الجيداي الضوئي الذي يبلغ طوله مليون سنة ضوئية” من ثقب أسود
في نوفمبر، درس الباحثون الثقب الأسود ميسييه 87 ونفاثاته لمعرفة كيفية إطلاق الطاقة.
هذه الطاقة لا تأتي من داخل الثقب الأسود؛ تسمى حدود الثقوب السوداء آفاق الحدث، منع أي شيء من الهروب. وبدلاً من ذلك، يؤدي دوران الثقب الأسود إلى تحريف المجالات المغناطيسية، مما يؤدي إلى إبطاء سرعة دورانه، ومن ثم إطلاق نفاثات متوازية للغاية من المواد التي وصفها الفريق بأنها “سيوف الجيداي الضوئية التي يبلغ طولها مليون سنة ضوئية“.
وقال جورج وونج، أحد أعضاء الفريق، وهو أحد الباحثين في الفريق: “إذا أخذت الأرض وحولتها كلها إلى مادة تي إن تي وفجرتها 1000 مرة في الثانية لملايين وملايين السنين، فهذه هي كمية الطاقة التي نخرجها من M87”. باحث في جامعة برينستون.
8. أول صورة مباشرة على الإطلاق لثقب أسود نفاث (نعم، M87* مرة أخرى!)
في أبريل، أصبح انفجار الطاقة المتزامن المنبعث من الثقب الأسود الهائل في M87 هو الحدث الأكبر أول نفث للثقب الأسود يتم تصويره مباشرة.
تُظهر الصورة لأول مرة كيف تتصل قاعدة الدفق بالمادة التي تدور حول الثقب الأسود الهائل ويتم تغذيتها تدريجياً.
وقال إدواردو روس، عضو الفريق، والعالم في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي، في بيان: “نخطط لمراقبة المنطقة المحيطة بالثقب الأسود في مركز M87 بأطوال موجية راديوية مختلفة لمواصلة دراسة انبعاث النفاثات”. . “ستكون السنوات المقبلة مثيرة، حيث سنكون قادرين على معرفة المزيد حول ما يحدث بالقرب من واحدة من أكثر المناطق غموضا في الكون.”
9. الثقب الأسود موجه مباشرة نحو الأرض
في مارس/آذار، شاهد علماء الفلك لأول مرة إطلاق الطائرات من قلب مجرة نشط مدعوم بتغذية فائقة الكتلة. غير الثقب الأسود اتجاهه وأشار مباشرة نحو الأرض.
وشوهدت المجرة PBC J2333.9–2343، التي تقع على بعد حوالي 656 مليون سنة ضوئية من الأرض، وهي تبعث نفاثات ولكن بدا أنها كانت هادئة حتى اشتعلت النيران مرة أخرى وأعادت تنظيم نفثها بمقدار 90 درجة لتشير إلى الأرض. ووصف الفريق الذي يقف وراء المراقبة هذا الأمر بأنه “حالة استثنائية للغاية لإعادة توجيه الطائرة”.
10. سترة بعيدة
في فبراير، تعاون EHT كشفت عن ملاحظات عن الثقب الأسود الهائل الذي يعمل بالطاقة في قلب المجرة NRAO 530. يمثل البلازار أبعد جسم قام EHT بتصويره على الإطلاق.
“إن الضوء الذي نراه يسافر نحو الأرض لمدة 7.5 مليار سنة عبر الغلاف الجوي الكون المتوسع، ولكن بقوة EHT، يمكننا رؤية تفاصيل بنية المصدر على نطاق صغير مثل مقياس واحد سنة ضوئيةوقال ماسيك فيلجوس، عضو فريق تعاون EHT والباحث في معهد بلانك لعلم الفلك الراديوي، في بيان:
11. الثقوب السوداء الهائلة التي “تُعيد التدوير”
عرف العلماء أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة هي آكلات فوضوية، لكنهم لم يدركوا أن الثقوب السوداء قد يكون نظامها الغذائي خفيفًا لأنها “تعيد تدوير” الكثير من المواد التي تفشل في استهلاكها.
في نوفمبر، اكتشف علماء الفلك مادة تشارك في رقصة معقدة حول الثقب الأسود الهائل في قلب مجرة سيرسينوس، التي تقع على بعد حوالي 13 مليون سنة ضوئية.
ووجدوا أن الثقب الأسود المركزي يتغذى على حوالي 3% فقط من المواد التي تسقط باتجاهه، والطاقة التي يولدها تدفع الباقي بعيدًا، مما يعني إنه أكل أخف بكثير مما كان يعتقد سابقًا. لكن هذا لا يعني أن هذه المسألة تبقى على مسافة منها؛ ويعود جزء كبير منها إلى الثقب الأسود المركزي الهائل في ترتيب يشبه تقريبًا نافورة الماء.
12. سجلات الأدوار السوداء متتالية
وفي أبريل، استخدم علماء الفلك المركبة الفضائية جايا لاكتشاف ما يبدو أنه أقرب الثقوب السوداء إلى الأرض. يقع الثقبان الأسودان المسمى Gaia BH1 وGaia BH2 على بعد 1560 و3800 سنة ضوئية على التوالي.
ولكن بعد بضعة أشهر فقط، اكتشف العلماء أنه قد يكون هناك العديد من الثقوب السوداء في عنقود القلائص، والتي، على بعد 150 سنة ضوئية فقط، من شأنها أن تجعلها أقرب بـ 10 مرات من Gaia BH 1.
يمكن أن يكون هذان الثقبان الأسودان، أو ربما الثلاثة، أكثر روعة، لأنهما قد لا يكونان موجودين في العنقود النجمي الكثيف على الإطلاق، ولكن تم طردهما من القلائص قبل 150 مليون سنة للتجول في مجرة درب التبانة وحدها.