كشف تلسكوب هابل عن ثقب أسود لا ينبغي أن يوجد!

اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا قرصاً رفيعاً غير متوقع من المادة تدور حول ثقب أسود هائل في قلب المجرة الحلزونية

كشف تلسكوب هابل عن ثقب أسود لا ينبغي أن يوجد
كما لو أن الثقوب السوداء لم تكن غامضة بالقدر الكافي ؟ اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا قرصاً رفيعاً غير متوقع من المادة تدور حول ثقب أسود هائل في قلب المجرة الحلزونية المثيرة للعجب NGC 3147، التي تبعد 130 مليون سنة ضوئية عن الأرض.

اللغز يكمن في أنّ القرص لا ينبغي أن يكون هناك، استناداً إلى النظريات الفلكية الحالية. ومع ذلك، فإن التواجد غير المتوقع للقرص بالقرب من الثقب الأسود يوفر فرصة فريدة لاختبار نظريات النسبية التي وضعها ألبرت أينشتاين. تصف النسبية العامة الجاذبية باعتبارها انحناء الفضاء والنسبية الخاصة تصف العلاقة بين الزمان والمكان.

و قد قال ماركو تشيبيرج من وكالة الفضاء الأوروبية ومعهد مرصد علوم الفضاء وجامعة جونز هوبكنز، وكلاهما في بالتيمور بولاية ماريلاند، وهو عضو في الفريق الذي أجرى دراسة هابل" لم نرَ أبداً تأثيرات النسبية العامة والخاصة في الضوء المرئي بهذا الوضوح الشديد".

أضاف مؤلف الدراسة، ستيفانو بيانتشي من جامعة ديلي ستودي روما تري، في روما- إيطاليا "هذه نظرة خاطفة على قرص قريب جداً من الثقب الأسود، قريب لدرجة أن سرعات وكثافة السحب الثقيل تؤثر على كيفية ظهور فوتونات الضوء" .وأيضاً قال، "لا يمكننا فهم البيانات ما لم ندرج نظريات النسبية."
تتعرض الثقوب السوداء في أنواع معينة من المجرات مثل مجرة NGC 3147 لسوء التغذية لعدم وجود ما يكفي من المواد التي تم التقاطها بواسطة الجاذبية لإطعامها بانتظام. لذلك، ينبعث الضباب الرقيق الناجم عن تفجير المواد مثل الدونات بدلاً من التسطح في قرص على شكل البان كيك. لذلك، من المحير للغاية أن يكون هناك قرص رفيع يحيط بثقب أسود يتضور جوعاً في مجرة NGC 3147 والذي يحاكي الأقراص الأكثر قوة الموجودة في المجرات النشطة للغاية مع ثقوب سوداء ضخمة.

قام علماء الفلك في البداية باختيار هذه المجرة للتحقق من صحة النماذج المقبولة حول المجرات ذات النشاط الضوئي القليل - المجرات ذات الثقوب السوداء التي تتغذى قليلاً. ترشح هذه النماذج أن يتراكم قرص المُزوِّد عندما يتم حبس كميات كبيرة من الغاز بواسطة الجاذبية القوية للثقب الأسود. وتبعث هذه المادة المفاجئة الكثير من الضوء، وتنتج منارة رائعة تسمى كوازار " quasar"، في حالة الثقوب السوداء الأكثر تغذية. بمجرد سحب مواد أقل إلى القرص، يبدأ في الانهيار ويصبح أكثر هشاشة ويغير الهيكل.
وقال بيانكي "نوع القرص الذي نراه هو كوازار "quasar"مصغر لا نتوقع وجوده. إنه نفس النوع من الأقراص التي نراها في أجسام تضيء أكثر من 1000 أو حتى 100000 مرة. من الواضح أن النماذج المتوقعة الحالية لديناميكية الغاز في المجرات ذات النشاط القليل جداً قد فشلت."
القرص مدمج بعمق في حقل الجاذبية المكثف للثقب الأسود بحيث يتم تعديل الضوء من قرص الغاز، وفقاً لنظريات أينشتاين حول النسبية، مما يعطي علماء الفلك نظرة فريدة على العمليات الديناميكية القريبة من الثقب الأسود.
سجل تلسكوب هابل مواد تدور حول الثقب الأسود وتتحرك بأكثر من 10٪ من سرعة الضوء. في تلك السرعات القصوى، يبدو الغاز ساطع جداً أثناء انتقاله باتجاه الأرض من جانب، وينخفض أثناء سرعته بعيداً عن كوكبنا على الجانب الآخر (وهو تأثير يُعرف بالتبعية النسبية). تُظهر ملاحظات هابل أيضاً أن الغاز راسخ بسب قوة الجاذبية، حيث يكافح الضوء من أجل الخروج، وبالتالي يبدو ممتداً لأطوال موجية أكثر احمراراً. كتلة الثقب الأسود حوالي 250 مليون شمس.
استخدم الباحثون المحلل الطيفي التصويري للمقراب الفضائي "STIS" الموجود في مرصد هابل الفضائي لمراقبة الدوران في داخل القرص. "STIS"هو أداة تشخيصية تقسم الضوء من كائن ما إلى أطوال موجات فردية عديدة لتحديد سرعته ودرجة حرارته وخصائصه الأخرى بدقة عالية جداً. احتاج علماء الفلك إلى دقة "STIS "الحادة لعزل الضوء الخافت من منطقة الثقب الأسود ومنع ضوء النجوم من التداخل مع ضوء الثقب.
، قال تشيابرج "بدون هابل ، لما كنا قادرين على رؤية هذا لأن منطقة الثقب الأسود بها ضوء منخفض". أضاف قائلاً "ضوء النجوم في المجرة يفوق أي شيء في النواة. لذلك إذا لاحظت ذلك من الأرض، فأنت قد منعت بسبب ضوء النجوم، التي تُغرق الانبعاثات الضعيفة من النواة."
يأمل الفريق في استخدام تلسكوب هابل للبحث عن أقراص مضغوطة أخرى حول ثقوب سوداء منخفضة القوة في مجرات نشطة مماثلة.

ترجمة:عامر فياض
تدقيق: حنين جبران
تصميم:عبدالله نائل

المصدر:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190711114832.htm