أعلن فريق دولي من علماء الفلك الراديوي اليوم (10 أبريل) عن أول صورة مقربة لثقب أسود.
إنه ثقب أسود فائق الكتلة في مركز المجرة Virgo A (يُطلق عليه أيضًا Messier 87 أو M87) ، وهو كبير جدًا - على نطاق واسع مثل مجموع نظامنا الشمسي بالكامل - حتى أنه على بعد 53 مليون سنة ضوئية ، يبدو كبيرًا في السماء مثل القوس A * ، الثقب الأسود الأصغر ولكنه لا يزال فائق الكتلة في مركز مجرتنا. هذا الإعلان هو النتيجة الأولى من جهد بدأ في أبريل 2017 ، يشمل كل تلسكوب لاسلكي كبير على الأرض - يطلق عليه بشكل جماعي تلسكوب Event Horizon Telescope.
لذا ، إذا كانت هذه الأشياء ضخمة جدًا وكانت التلسكوبات موجودة بالفعل ، فلماذا اكتشف العلماء كيفية تصويرها مؤخرًا فقط؟ وبمجرد أن اكتشفوا ذلك ، لماذا استغرق إنتاج الصورة عامين؟
للإجابة على السؤال الأول ببساطة: الثقوب السوداء بهذا الحجم نادرة جدًا. يعتقد أن كل مجرة كبيرة لديها واحدة فقط في مركزها. عادة ما تكون مظلمة تمامًا ، محاطة بسحب من المواد والنجوم الكثيفة. وحتى أقربها ، في مجرتنا ، يبعد 26000 سنة ضوئية عن الأرض.
لكن الصورة الجديدة لا تكشف عن أول ضوء اكتشفه البشر من ثقب أسود. (والصورة ليست مصنوعة من الضوء كما نتخيلها عادةً ؛ فالموجات الكهرومغناطيسية التي رصدها التلسكوب هي موجات راديو طويلة جدًا. إذا كنت أقرب إلى الثقب الأسود ، فسترى ظلًا مرئيًا خفيفًا أيضًا).
منذ عام 1931 ، وفقًا لمرصد أرما والقبة السماوية ، لاحظ الفيزيائي كارل جانسكي أن هناك نقطة مضيئة لنشاط الطول الموجي الراديوي في قلب درب التبانة. يشك الفيزيائيون الآن بقوة في أن هذه النقطة عبارة عن ثقب أسود فائق الكتلة. منذ ذلك الاكتشاف ، اكتشف الفيزيائيون منذ فترة طويلة ثقوبًا سوداء أخرى من خلال تواقيعهم الراديوية.
الجديد هنا هو أن تلسكوب Event Horizons تلسكوب يصور الظل الذي يخلقه الثقب الأسود على المادة المحيطة المتوهجة من قرص تراكم الجسم (المادة الساخنة تسقط بسرعة نحو أفق حدث الثقب الأسود). هذا مثير للفيزيائيين لأنه يؤكد بعض الأفكار المهمة حول ما يجب أن يكون عليه هذا الظل ، والذي بدوره يؤكد ما يعتقده العلماء بالفعل عن الثقوب السوداء.
لتصوير الظل ، كان على علماء الفيزياء الفلكية اكتشاف موجات الراديو تلك بتفاصيل غير مسبوقة. لا يمكن لأي تلسكوب لاسلكي أن يفعل ذلك. لكن الفيزيائيين اكتشفوا كيفية الربط بينهم جميعًا ، في جميع أنحاء الأرض ، معًا ليكونوا بمثابة تلسكوب عملاق واحد ، كما قال شيبرد دوليمان ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد ومدير تلسكوب Event Horizon ، في مؤتمر صحفي لمؤسسة العلوم الوطنية.
التقط كل تلسكوب راديو كمية كبيرة من فوتونات الراديو الواردة ، ولكن مع عدم وجود تفاصيل كافية تقريبًا لاكتشاف ظل الثقب الأسود محاطًا بقرص التنامي. لكن منظور كل مقراب للصورة كان مختلفًا قليلاً. لذا ، جمع العلماء بشق الأنفس بين مجموعات البيانات المختلفة قليلاً ، وبمساعدة الساعات الذرية ، مقارنة عندما وصلت الفوتونات الراديوية إلى الأجهزة المختلفة. بهذه الطريقة ، تمكن الفيزيائيون من إخراج إشارة الثقب الأسود من الكثير من الضوضاء.
جمعت التلسكوبات البيانات الفعلية المستخدمة لإنتاج الصورة على مدار ثلاثة أيام فقط في أبريل 2017. وقد بلغ هذا إجماليًا أكثر من 5 بيتابايت ، أي ما يقرب من المعلومات مثل مكتبة الكونغرس بأكملها. وقال دان مارون ، عالم الفيزياء الفلكية وأحد المتعاونين في المشروع ، في المؤتمر الصحفي ، إنه تم تخزينه على مجموعة كبيرة من محركات الأقراص الصلبة التي تم قياسها بالطن.
وقال إن هذه البيانات كثيرة لدرجة أن إرسالها عبر الإنترنت كان مستحيلاً إلى حد كبير. وبدلاً من ذلك ، قام الفيزيائيون بجمع المعلومات في مكان واحد عن طريق شحن محركات الأقراص الصلبة فعليًا.
وقال مارون إن الباحثين أمضوا العام المقبل في استخدام أجهزة الكمبيوتر لتحسين تلك البيانات وتفسيرها حتى ظهرت هذه الصورة. أمضوا السنة التي تلت ذلك في مراجعة نتائجهم وكتابة الأوراق. تآمر الماء في الغلاف الجوي ، والفوتونات الراديوية الضالة من مصادر أخرى ، وحتى الأخطاء الصغيرة في بيانات التلسكوب ، لتشويش البيانات. وبالتالي ، فإن معظم عمل المشروع يتألف من رياضيات دقيقة لمراعاة جميع تلك الأخطاء والضوضاء في البيانات ، مع كشف العمل ببطء عن الصورة التي تختبئ وراء هذه القضايا.
لذلك ، من ناحية معينة ، يحدث التقاط صورة لثقب أسود بسرعة كبيرة. إن تطويره يستغرق وقتًا طويلاً جدًا.
