على ما يبدو ، أن "الثقب الأسود الوحش" الذي وجده الباحثون ليس بشعًا بعد كل شيء. لكن العثور على الأخطاء والعمل على تصحيحها في كيفية دفع العلم إلى الأمام.
في دراسة حديثة (دراسة تمت مراجعتها بواسطة الأقران نشرت في 27 نوفمبر) ، أبلغ فريق من العلماء عن اكتشاف النظام الثنائي LB-1 ، الذي يحتوي على نجم ، ووفقًا للنتائج ، رفيق الثقب الأسود 70 مرة من الكتلة من شمسنا. كان هذا خبرًا رئيسيًا ، فإن الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية (الثقوب السوداء التي تشكلها انهيار الجاذبية للنجم) عادة ما تكون أقل من نصف تلك الثقوب. ولكن في حين كانت الدراسة التي قادها المرصد الفلكي الوطني الصيني (NAOC) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ، جيفنج ليو مثيرة ، كانت خاطئة أيضًا.
ظهرت ثلاث أوراق جديدة هذا الأسبوع أعادت فحص نتائج دراسة ليو ، وتقول هذه الدراسات إن الثقب الأسود LB-1 ليس في الواقع بهذا الحجم.
ثقوب سوداء غريبة
عادةً ما يتم تحديد الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية من خلال انبعاثات الأشعة السينية الساطعة التي تأتي من الغاز الذي تجمعه الأجسام أو تسحبه من النجوم المصاحبة لها. لكن الثقب الأسود المرقط في LB-1 "غير متفاعل". بعبارة أخرى ، لا يتراكم الغاز من نجمه ، لذلك لا يمكن العثور عليه من خلال الانبعاثات الساطعة. يعتقد العلماء أن هناك العديد من الأمثلة على هذا النوع من الثقب الأسود في الكون ، ولكن نظرًا لأن هذه الأجسام يصعب تحديدها ، فهناك القليل من الملاحظات لإظهار العدد الذي قد يكون هناك.
لذلك ، لتحديد أن النظام يحتوي على ثقب أسود ، كان على فريق Liu العثور على الكائن ودراسته بشكل غير مباشر ، من خلال مراقبة الحركة في تحول دوبلر لنجم النظام وخط انبعاث أحمر عميق.
تحت ظاهرة دوبلر ، تبدو الأجسام التي تتحرك نحو الأرض زرقاء ، لأن أطوال موجات الضوء تقصر ، والأحمر عند الابتعاد عنا ، لأن أطوال الموجات تصبح أطول. خط الانبعاث ، المعروف باسم خط انبعاث ألفا H ، هو خط طيفي ، أو خط داكن في الطيف. غالبًا ما تستخدم الخطوط الطيفية لتحديد الذرات أو الجزيئات ويتم إنشاء هذا الخط المحدد بواسطة إلكترونات الهيدروجين. أكمل فريق ليو عملهم على افتراض أن هذا الخط قادم من قرص التنامي حول الثقب الأسود.
من خلال قياس التغيرات في تحول دوبلر ، يمكن للباحثين تحديد سرعة الأجسام ، وبالتالي كتلتها. "إذا كان النجم والرفيق يسرعان بنفس المقدار ، فهذا يعني أن لديهم نفس الكتلة ، وإذا كان هناك تسارع أقل بكثير ، فسيكون أثقل بكثير" ، جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، طالب الدكتوراه في علم الفلك كريم البدري قال أحد المؤلفين المشاركين في إحدى الأوراق الثلاث التي تحلل هذه النتائج. لذا ، بقياس الحركة المتذبذبة للانبعاثات القادمة من (ما افترضه فريق ليو هو) الثقب الأسود ، قرر فريق ليو أن سرعة الثقب الأسود يجب أن تعني أنها كانت ضخمة للغاية بالنسبة للثقب الأسود ذي الكتلة النجمية.
وأوضح البدري أنه الآن ، إذا كان الانبعاث قادمًا من ثقب أسود ويتحرك كما أبلغوا ، فهذا يعني بالفعل وجود جسم ضخم للغاية في النظام.
المشكلة الرئيسية في هذا الاستنتاج؟ اتضح أن خط الانبعاث هذا ، الذي كانت حركته بمثابة الدليل الرئيسي للجسم الفائق المقترح ، لم يكن يتلوى. ووجدت الأوراق الجديدة التي تناولت استنتاجات فريق ليو أنها في الواقع لم تكن تتحرك على الإطلاق.
مطالبة جريئة
قد تكون سمعت حديثًا في الأسبوعين الماضيين عن ثقب أسود "مستحيل" 70 كتلة شمسية. في جرعة اليوم من الماء البارد ، نقول أن البيانات تم تفسيرها بشكل خاطئ ، ولا يوجد دليل على وجود BH ضخم بشكل غير عادي. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc10 ديسمبر 2019
إدعاء اكتشاف ثقب أسود ضخم بشكل غريب أصاب البدري لأول مرة بأنه غريب ، لأن هذا النوع من الثقب الأسود لم يلاحظ من قبل بهذه الكتلة. وقال البدري لموقع Space.com: "كان رأيي الأول عندما ظهرت الصحيفة أن هذا ادعاء جريء إلى درجة أن الدليل سيكون جيدًا حقًا". "يجب عليك دائمًا أن تظل منفتحًا ، ولكن في هذه الحالة ، كان الادعاء بالتأكيد استثنائيًا وكان الدليل أكثر اهتزازًا إلى حد ما."
كانت المشكلة الأساسية التي وجدها البدري هي أن خط الانبعاث بدا وكأنه يتحرك فقط. لم يكن في الواقع يتلوى.
البدري وإليوت قطايرت ، أستاذ علم الفلك والفيزياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، نشر تحليلهم يوم الاثنين (9 ديسمبر) لخادم ما قبل الطباعة arXiv. كما تم تقديم ورقتهم للنشر في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
خط امتصاص مفقود
لذا ، كيف يمكن لخط الانبعاث "فقط أن يبدو متحركًا"؟ حسنًا ، حدث ذلك حتى يصطف فوق خط الامتصاص ، مما خلق الوهم.
لفهم الوهم ، تحتاج أولاً إلى معرفة ما هو خط الامتصاص. تعمل طبقات الغلاف الجوي الخارجي المحيطة بالنجوم كمادة ممتصة لامتصاص الضوء القادم من النجم. لذلك ، عندما يدرس الباحثون طيف الضوء القادم من النجوم ، يمكنهم رؤية خطوط الامتصاص ، التي يتم إنشاؤها بواسطة الذرات في الغلاف الجوي التي تنتقل بين الحالات الذرية.
وقال البدري إنه مع وجود النجم في LB-1 ، كان هناك خط امتصاص "مخفي" بواسطة خط الانبعاث. يمكن لمثل هذا الموقف أن يخلق الوهم بأن خط الانبعاث يتحرك ، مما يؤدي إلى ظهور تحول دوبلر ، الذي شرحه البدري والعلماء وراء الأوراق الأخرى وأظهروه في الدراسات. ببساطة عن طريق طرح خط الامتصاص من قياسات خط الانبعاث ، وجد البدري وكواتيرت ، الذين استخدموا نفس البيانات في دراستهم كما فعل فريق ليو ، أن خط الانبعاث لم يتحرك على الإطلاق.
بدون حركة هذا الانبعاث ، أوضح تود طومسون ، الأستاذ في قسم علم الفلك في جامعة ولاية أوهايو ، الذي لم يشارك في أي من هذه الأوراق ، لموقع Space.com ، أن هناك تفسيران محتملان. إما أن الجسم الثاني في النظام أكبر بكثير مما تم ملاحظته (أكثر من 70 كتلة شمسية) أو ، على الأرجح ، يمكن أن يكون هناك ثقب أسود متوسط الحجم في LB-1 وخط الانبعاث قادم من قال طومسون في مكان آخر.
وقال جاكي فاهرتي ، كبير العلماء في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي في نيويورك ، والمشارك في استضافة "راديو ستار توك" ، لفضاء "هناك شيء هناك. إنه على الأرجح أنه مجرد ثقب أسود منتظم ذو كتلة نجمية". .com. لم يكن فاهرتي متورطًا في أي من هذه الأوراق.
ومع ذلك ، لأن خط الانبعاث ربما لا يأتي من الثقب الأسود ، لا يمكن للباحثين الحصول على تقدير دقيق للغاية لكتلة الثقب الأسود. لكن تحليل فريق البدري يشير إلى أن الثقب الأسود هو على الأرجح بين 5 و 20 كتلة شمسية ، والتي ، كما وصفوها في ورقتهم ، "تبدو أكثر منطقية".
اكتشاف ... ضبطت؟
وقد صدرت ورقتان إضافيتان تعيدان النظر في ادعاءات فريق Liu. واحد ، دراسة يقودها عالم الفلك النظري نيوزيلندا JJ. إلدريدج، الذي تم نشره على arXiv ، اتخذ نهجًا نظريًا لتحليل النظام. قام الباحثون في تلك الدراسة بمحاكاة مكتبة كبيرة من أنواع مختلفة من الأنظمة الثنائية لمعرفة ما إذا كان العلماء يمكنهم العثور على ثنائي يتوافق مع الملاحظات التي تم الإبلاغ عنها لـ LB-1. ووجدوا العديد من تلك التي استطاعت ، ولكن لا يوجد منها ثقوب سوداء ذات 70 كتلة شمسية.
الدراسة الأخرى، الذي نُشر أيضًا في arXiv ، بقيادة مايكل عبد المسيح من معهد الفلك في جامعة KU Leuven في بلجيكا ، اتخذ نهجًا مشابهًا لـ El-Badry's. ومع ذلك ، بدلاً من استخدام نفس البيانات التي يستخدمها فريق Liu ، جمع هؤلاء الباحثون طيفهم الخاص من النظام الثنائي باستخدام تلسكوب مختلف. كما قاموا بمحاكاة قاموا من خلالها بوضع خط امتصاص تحت خط انبعاث لمعرفة ما إذا كان الانبعاث يبدو وكأنه يتحرك كما حدث في LB-1. في هذه المحاكاة ، وجد فريق عبد المسيح أن الخط يبدو أنه يتحرك ذهابًا وإيابًا ، مما يقدم المزيد من الأدلة على أن خط الانبعاث في النظام يبدو فقط أنه يتحرك.
استرداد LB-1
قال فاهرتي: "لقد بدا الأمر مثيرًا جدًا لدرجة يصعب تصديقها". لكنها أضافت "هذه هي الطريقة التي يتقدم بها العلم."
وأكدت فاهرتي أن "هذا لا بأس به لحدوث مثل هذا الأمر ... إنه مجرد تصحيح لنتيجة سابقة ... لا بأس في وجود مثل هذا الموقف". "العلم يتقدم ويتقدم".
قدمت دراسات المتابعة هذه دليلاً على أن الكائن الثانوي في LB-1 ليس في الواقع ثقبًا أسودًا فائقًا فائقًا. وقال البدري إنه لا يزال شيئًا مثيرًا للاهتمام بشكل استثنائي ويستحق مزيدًا من الدراسة.
نظرًا لاهتمام كبير بالدراسة الأصلية ، بما في ذلك مع تحليلات المتابعة هذه ، فقد زاد الاهتمام بدراسة نظام LB-1 والأنظمة المشابهة له.
من خلال تحديد ودراسة الثقوب السوداء غير المتفاعلة مثل تلك المرتبطة بـ LB-1 ، يمكن للعلماء معرفة المزيد عن هذه الأشياء المراوغة. يقال أنها شائعة في الفضاء ، يصعب تحديدها ، لأنها لا تنتج انبعاثات سينية ساطعة.
وقال تومسون: "إنه وقت مثير للغاية للبحث عن هذه الثقوب السوداء غير المتداخلة ، وقد وجدوا بالتأكيد نظامًا مثيرًا للاهتمام". واضاف "هناك عدد من السكان يجب ان يكون هناك ثقوب سوداء في الثنائيات النجمية حيث لا يوجد تفاعل نشط بين المكونين".
بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون من المثير للاهتمام إذا واصل العلماء التحقيق في مصدر خط انبعاث ألفا H بالضبط. قال فاهرتي إن الأوراق التي أعادت فحص LB-1 تشير إلى أنه "من الممكن أن تكون المواد المحيطة بها مسؤولة عن ذلك ، ولكن هذا لغز طفيف ... لا بأس في إدخال بعض الغموض في النتيجة".
تواصل موقع Space.com مع فريق Liu للتعليق ، وقال Liu "إننا نكتب ورقة لمعالجة كل هذه المخاوف." وأضاف أن فريقه يتوقع إصدار تلك الورقة الأسبوع المقبل.
- ما هي الثقوب السوداء؟
- اختبار الثقب الأسود: إلى أي مدى تعرف أغرب إبداعات الطبيعة؟
- أوريكا! العلماء يصورون ثقبًا أسود للمرة الأولى
