المشاركون في مشروع Event Horizon Telescope (Event Horizon Telescope) ، شبكة كبيرةأظهرت التلسكوبات الراديوية ، لأول مرة صورة حقيقية لظل الثقب الأسود - في مجرة ميسيه 87 (M87) في كوكبة العذراء.
تم عقد ستة مؤتمرات صحفية كبيرة في جميع أنحاء العالم في نفس الوقت ، حيث قدم علماء الفيزياء الفلكية تقارير عن نتائج عمل المشروع الدولي.
لاحظ أحد قادة المشروع ، لوتشيانو ريزول ، أن الصورة الناتجة تؤكد وجود أفق الحدث ، أي أنها تثبت صحة نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين.
قام العلماء بدمج قوة ثمانية تلسكوبات راديوية طويلة الموجة حول العالم في تلسكوب واحد كبير لمقياس التداخل الراديوي ، لأن شبكة التلسكوبات الراديوية هي الأنسب لمثل هذه الملاحظات. توجد التلسكوبات الراديوية ، على وجه الخصوص ، في فرنسا ، تشيلي ، في جزيرة هاواي ، القطب الجنوبي. تمت تسمية Event Horizon Telescope على اسم حافة الزمكان التي تحيط بالثقب الأسود وتُعرف باسم نقطة اللاعودة.
أين كان التلسكوب يبحث؟
لاستكشاف أحياء الثقوب السوداء الهائلة في مراكز كل مجرة ، أرسل العلماء شبكة من التلسكوبات الراديوية إلى كائنين - القوس A * ، وهو مصدر مضغوط ومشرق لانبعاث الراديو يقع في مركز مجرتنا درب التبانة على مسافة بعيدة. حوالي 26 ألف سنة ضوئية من الأرض ، وثقب أسود واحد - في مركز المجرة الإهليلجية Messier 87 (M87) في كوكبة العذراء ، تقع على مسافة 55 مليون سنة ضوئية من الأرض. الثقب الأسود في مجرة M87 أثقل بنحو 6.5 مليار مرة من الشمس وأثقل ألف مرة من القوس A *.
استمرت الملاحظات المستمرة لمدة 10 أيام في أبريل 2017. جمع كل من التلسكوبات 500 تيرابايت من المعلومات. استغرق العلماء عامين لفك وتحليل البيانات التي تم الحصول عليها. عند دراسة نتائج الملاحظات ، لجأ العلماء إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في مرصد Heistack (MIT ، الولايات المتحدة الأمريكية) ومعهد Max Planck لعلم الفلك الراديوي في بون (ألمانيا).
الصورة الأكثر شهرة للثقب الأسود في الثقافة الشعبية كانت صورة Gargantua في فيلم Interstellar. كان عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي كيب ثورن ، الحائز على جائزة نوبل لاكتشافه موجات الجاذبية ، مسؤولاً عن تكوين صورة مرئية للثقب الأسود وموثوقيته العلمية. في الفيلم ، الصورة مليئة بالتفاصيل والتأثيرات البصرية.
يُعتقد أن الثقب الأسود هو جسم له جاذبية قوية لدرجة أنه حتى الضوء لا يستطيع الابتعاد عنه لمسافة لا نهائية ولا يمكن لأي جسم الهروب من الثقب الأسود. يرتبط مفهوم مثل هذه الأشياء بالنظرة الحديثة للجاذبية ، ونظرية أينشتاين العامة للنسبية ، وتمثيل الجاذبية فيها من خلال انحناء الزمكان.
ما أراد علماء الفيزياء الفلكية معرفته
كان من المفترض أن العمل المشترك للتلسكوبات سيساعد في رؤية ظل الثقب الأسود. ستتيح القياسات اختبار النظرية العامة للنسبية والحصول على دليل آخر على وجود الثقوب السوداء. تظل الثقوب السوداء افتراضية ، لكن لا يشك علماء الفلك في وجودها. تم بالفعل الحصول على عدد كبير من الأدلة غير المباشرة على وجودها ، بدءًا من ملاحظات الأنظمة الثنائية القريبة إلى موجات الجاذبية. حصل عالم الفيزياء الفلكية الفرنسي جان بيير لومينيت على أول صورة علمية لثقب أسود في عام 1979.
ومع ذلك ، فإن الملاحظات المباشرة للثقوب السوداء لم تكن موجودة بعد - الثقوب السوداء صغيرة ، لكنها في نفس الوقت بعيدة جدًا.
أراد العلماء أيضًا معرفة سبب كون بعض الثقوب السوداء هي مراكز المصادر الهائلة للإشعاع - الكوازارات ، بينما يتصرف البعض الآخر بهدوء ، بما في ذلك القوس A *. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تساعد الملاحظات التفصيلية في اختبار الفرضيات الغريبة ، مثل فرضية الثقب الدودي.
الثقوب السوداء هي الأجرام الكونية الوحيدة القادرة على جذب الضوء بالجاذبية. هم أيضا أكبر الأشياء في الكون. من غير المحتمل أن نعرف ما يحدث بالقرب من أفق الحدث (المعروف باسم "نقطة اللاعودة") في أي وقت قريب. هذه هي الأماكن الأكثر غموضًا في عالمنا ، والتي ، على الرغم من عقود من البحث ، لا يُعرف عنها سوى القليل جدًا حتى الآن. تحتوي هذه المقالة على 10 حقائق يمكن وصفها بأنها الأكثر إثارة للاهتمام.
1 الثقوب السوداء لا تمتص المادة.
يعتقد الكثير من الناس أن الثقب الأسود هو نوع من "المكنسة الكونية" التي تجذب الفضاء المحيط. في الواقع ، الثقوب السوداء هي أجسام فضائية عادية ذات مجال جاذبية قوي للغاية.
إذا نشأ ثقب أسود بنفس الحجم في مكان الشمس ، فلن يتم سحب الأرض للداخل ، بل ستدور في نفس المدار كما تفعل اليوم. تفقد النجوم الواقعة بالقرب من الثقوب السوداء جزءًا من كتلتها على شكل رياح نجمية (يحدث هذا أثناء وجود أي نجم) وتمتص الثقوب السوداء هذه المادة فقط.
2 وجود الثقوب السوداء تنبأ به كارل شوارزشيلد
كان كارل شوارزشيلد أول من طبق نظرية النسبية العامة لأينشتاين لتبرير وجود "نقطة اللاعودة". لم يفكر أينشتاين نفسه في الثقوب السوداء ، على الرغم من أن نظريته تجعل من الممكن التنبؤ بوجودها.
قدم شوارزشيلد اقتراحه في عام 1915 ، بعد أن نشر أينشتاين نظريته العامة في النسبية. وذلك عندما ظهر مصطلح "Schwarzschild radius" ، وهي قيمة تخبرك عن مقدار ضغطك لجسم ما لجعله ثقبًا أسود.
نظريًا ، يمكن لأي شيء أن يتحول إلى ثقب أسود ، إذا ما تم الضغط عليه بشكل كافٍ. كلما كان الجسم أكثر كثافة ، كان مجال الجاذبية الذي يخلقه أقوى. على سبيل المثال ، ستصبح الأرض ثقبًا أسودًا إذا كان لجسم بحجم حبة الفول السوداني كتلته.
3 الثقوب السوداء يمكن أن تفرخ أكوان جديدة
فكرة أن الثقوب السوداء يمكن أن تفرخ أكوانًا جديدة تبدو سخيفة (خاصة وأننا ما زلنا غير متأكدين من وجود أكوان أخرى). ومع ذلك ، يتم تطوير هذه النظريات بنشاط من قبل العلماء.
نسخة مبسطة للغاية من إحدى هذه النظريات هي كما يلي. يتمتع عالمنا بظروف مواتية بشكل استثنائي لظهور الحياة فيه. إذا تغير أي من الثوابت الفيزيائية ولو بشكل طفيف ، فلن نكون في هذا العالم. تفرد الثقوب السوداء يتجاوز القوانين المعتادة للفيزياء ويمكن (على الأقل من الناحية النظرية) أن تؤدي إلى كون جديد مختلف عن كوننا.
4 الثقوب السوداء يمكن أن تحولك (وأي شيء) إلى معكرونة
الثقوب السوداء تمد الأشياء القريبة منها. تبدأ هذه الأشياء في تشبه السباغيتي (حتى أن هناك مصطلحًا خاصًا - "السباغيتي").
هذا بسبب طريقة عمل الجاذبية. في الوقت الحالي ، تكون قدميك أقرب إلى مركز الأرض من رأسك ، لذلك يتم سحبها بقوة أكبر. عند سطح الثقب الأسود ، يبدأ الاختلاف في الجاذبية بالعمل ضدك. تنجذب الأرجل إلى مركز الثقب الأسود بشكل أسرع وأسرع ، بحيث لا يستطيع النصف العلوي من الجذع مواكبة ذلك. النتيجة: السباغيتيتيف!
5 الثقوب السوداء تتبخر بمرور الوقت
لا تمتص الثقوب السوداء الرياح النجمية فحسب ، بل تتبخر أيضًا. تم اكتشاف هذه الظاهرة في عام 1974 وسميت بإشعاع هوكينج (على اسم ستيفن هوكينج ، الذي قام بهذا الاكتشاف).
بمرور الوقت ، يمكن للثقب الأسود أن يعطي كل كتلته في الفضاء المحيط جنبًا إلى جنب مع هذا الإشعاع ويختفي.
6 الثقوب السوداء تبطئ الوقت من حولهم
كلما اقتربت من أفق الحدث ، يتباطأ الوقت. لفهم سبب حدوث ذلك ، يجب على المرء أن يلجأ إلى "مفارقة التوأم" ، وهي تجربة فكرية غالبًا ما تستخدم لتوضيح المبادئ الأساسية لنظرية النسبية العامة لأينشتاين.
يبقى أحد الأخوين التوأمين على الأرض ، بينما يطير الآخر في رحلة فضائية ، يتحرك بسرعة الضوء. بالعودة إلى الأرض ، يجد التوأم أن شقيقه قد تقدم في السن أكثر منه ، لأنه عندما يتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء ، يمر الوقت بشكل أبطأ.
عندما تقترب من أفق حدث الثقب الأسود ، ستتحرك بهذا الشكل السرعه العاليهسوف يتباطأ ذلك الوقت بالنسبة لك.
7 الثقوب السوداء هي محطات الطاقة الأكثر تقدمًا
تولد الثقوب السوداء طاقة أفضل من الشمس والنجوم الأخرى. هذا بسبب الأمر الذي يدور حولهم. التغلب على أفق الحدث بسرعة كبيرة ، يتم تسخين المادة الموجودة في مدار الثقب الأسود إلى درجات حرارة عالية للغاية. وهذا ما يسمى إشعاع الجسم الأسود.
للمقارنة ، أثناء الاندماج النووي ، يتم تحويل 0.7 ٪ من المادة إلى طاقة. بالقرب من الثقب الأسود ، تصبح 10٪ من المادة طاقة!
8 الثقوب السوداء تشوه الفضاء من حولهم
يمكن اعتبار الفضاء على أنه شريط مطاطي ممتد بخطوط مرسومة عليه. إذا وضعت شيئًا على اللوحة ، فسيغير شكله. تعمل الثقوب السوداء بنفس الطريقة. تجذب كتلتها القصوى كل شيء إلى نفسها ، بما في ذلك الضوء (يمكن تسمية أشعةها ، مع استمرار التشبيه ، بخطوط على صفيحة).
9 الثقوب السوداء تحد من عدد النجوم في الكون
النجوم تنشأ من سحب الغاز. لكي يبدأ تكوين النجوم ، يجب أن تبرد السحابة.
يمنع الإشعاع الصادر عن الأجسام السوداء سحب الغازات من البرودة ويمنع تكون النجوم.
10 نظريًا ، يمكن لأي جسم أن يتحول إلى ثقب أسود
الفرق الوحيد بين الشمس والثقب الأسود هو قوة الجاذبية. إنه أقوى بكثير في مركز الثقب الأسود منه في مركز النجم. إذا تم ضغط شمسنا إلى حوالي خمسة كيلومترات في القطر ، يمكن أن تكون ثقبًا أسود.
نظريًا ، يمكن لأي شيء أن يتحول إلى ثقب أسود. من الناحية العملية ، نعلم أن الثقوب السوداء تنشأ فقط نتيجة لانهيار النجوم الضخمة ، التي تتجاوز كتلة الشمس بمقدار 20-30 مرة.
