يلتقط Event Horizon Telescope ، وهو مصفوفة على مستوى الكوكب من ثمانية تلسكوبات راديوية أرضية تمت صياغتها من خلال التعاون الدولي ، هذه الصورة للثقب الأسود الهائل في مركز المجرة M87 وظلها.
(الصورة: © EHT Collaboration)
أخيرًا ، تم سحب الثقوب السوداء من الظل.
ولأول مرة على الإطلاق ، صورت البشرية أحد هذه الوحوش الكونية المراوغة ، وألقت الضوء على عالم الزمكان الغريب الذي كان بعيدًا عن أهلنا.
قال شيبرد دوليمان ، من جامعة هارفارد ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، اليوم (10 أبريل) خلال مؤتمر صحفي في نادي الصحافة الوطني في واشنطن العاصمة: "لقد رأينا ما اعتقدنا أنه غير مرغوب فيه".
يدير Doeleman مشروع تلسكوب أفق الحدث (EHT) ، الذي التقط الصور الملحمية. هذه الصور الأربع ، التي تم الكشف عنها اليوم في أحداث صحفية حول العالم وفي سلسلة من الأوراق المنشورة ، تحدد ملامح الثقب الأسود الوحش الكامن في قلب المجرة الإهليلجية M87.
الصور تثير الذهن بما يكفي في حد ذاتها. وقال باحثون إن الأهم من ذلك هو المسار الذي من المرجح أن تشتعل فيه النتائج الجديدة.
قال بيتر جاليسون ، أستاذ الفيزياء وتاريخ العلوم في جامعة هارفارد ، في حديث مع EHT الشهر الماضي في الجنوب من قبل مهرجان ساوث ويست (SXSW) في أوستن ، تكساس: "هناك حقًا مجال جديد للاستكشاف". "وهذا هو في النهاية ما هو مثير للغاية حول هذا."
وقارن غاليسون ، الذي شارك في تأسيس مبادرة الثقوب السوداء متعددة الاختصاصات في جامعة هارفارد (BHI) ، التأثير المحتمل للصور بالرسومات التي رسمها العالم الإنجليزي روبرت هوك في القرن السابع عشر. أظهرت هذه الرسوم التوضيحية للناس كيف تبدو الحشرات والنباتات من خلال المجهر.
قال غاليسون عن عمل هوك: "لقد فتح العالم".
تلسكوب بحجم الأرض
EHT هو اتحاد يضم أكثر من 200 عالم يعمل منذ حوالي عقدين. إنها مسعى دولي حقيقي. جاء التمويل على مر السنين من مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية والعديد من المنظمات الأخرى في البلدان حول العالم.
يأخذ المشروع اسمه من نقطة اللاعودة الشهيرة في الثقب الأسود - الحدود التي لا شيء وراءها ، ولا حتى الضوء ، يمكن أن يفلت من قبضة الجاذبية.
وقال المدير المؤسس لشركة BHI آفي لوب ، رئيس قسم علم الفلك في جامعة هارفارد لموقع Space.com: "أفق الحدث هو جدار السجن النهائي". (لوب ليس جزءًا من فريق EHT.) "بمجرد دخولك ، لا يمكنك الخروج أبدًا."
لذلك من المستحيل تصوير الجزء الداخلي من الثقب الأسود ، إلا إذا تمكنت بطريقة ما من الوصول إلى هناك بنفسك. (أنت وصورك لا يمكنك العودة إلى العالم الخارجي ، بالطبع).
لذا ، فإن EHT يصور أفق الحدث ، مع رسم صورة ظلية للثقب الأسود الداكن. (يصدر قرص الغاز سريع الحركة الذي يدور حول الثقوب السوداء وإليها الكثير من الإشعاع ، لذلك تبرز هذه الصور الظلية.)
وقال دان مارون ، عضو مجلس علم EHT ، الأستاذ المساعد في علم الفلك في جامعة أريزونا لموقع Space.com: "نحن نتطلع إلى فقدان الفوتونات".
يقوم المشروع بفحص ثقبين أسودين - العملاق M87 ، الذي يضم حوالي 6.5 مليار مرة كتلة شمس الأرض ، والثقب الأسود المركزي لمجرة درب التبانة ، والمعروف باسم القوس A *. هذا الكائن الأخير ، في حين لا يزال ثقبًا أسودًا فائقًا ، إلا أنه قزم مقارنة بالوحش M87 ، الذي يحتوي على 4.3 مليون كتلة شمسية فقط.
كلا هذين الجسمين هدفان صعبان بسبب بعدهما الشاسع عن الأرض. القوس A * يقع على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية منا ، والثقب الأسود M87 يبعد 53.5 مليون سنة ضوئية.
من وجهة نظرنا ، فإن أفق الحدث القوس "صغير جدا لدرجة أنه يعادل رؤية برتقالة على القمر أو القدرة على قراءة الصحيفة في لوس أنجلوس أثناء جلوسك في مدينة نيويورك ،" قال Doeleman خلال حدث SXSW الشهر الماضي.
لا يمكن لأي تلسكوب واحد على الأرض إجراء هذه الملاحظة ، لذلك كان على Doeleman وبقية فريق EHT أن يكونوا مبدعين. وقد ربط الباحثون التلسكوبات الراديوية في أريزونا وإسبانيا والمكسيك وأنتاركتيكا وأماكن أخرى حول العالم ، وشكلوا أداة افتراضية بحجم الأرض.
الكثير من البيانات
استخدم فريق EHT هذا المجهر لدراسة الثقوب السوداء الهائلة الفائقة لمدة تمتد لمدة أسبوعين حتى الآن - مرة واحدة في أبريل 2017 ومرة أخرى في العام التالي. تأتي الصور الجديدة من أول جولة مراقبة.
هناك أسباب وجيهة لاستغراق النتيجة الأولى للمشروع عامين. لسبب واحد ، أن كل ليلة من المراقبة تولد حوالي 1 بيتابايت من البيانات ، مما يؤدي إلى مثل هذا النقل الذي يضطر الفريق إلى نقل معلوماته من مكان إلى آخر بالطريقة القديمة.
وقال عالم مشروع EHT ديميتريوس بسالتيس ، أستاذ علم الفلك في جامعة أريزونا ، في حدث SXSW: "لا توجد طريقة يمكننا من خلالها نقل هذه البيانات عبر الإنترنت". "لذا ، ما نقوم به في الواقع هو أننا نأخذ محركات الأقراص الثابتة الخاصة بنا ونحن فيديكس من مكان إلى آخر. هذا أسرع بكثير من أي كابل يمكنك العثور عليه على الإطلاق."
وهذا يبطئ ويعقد التحليل بالطبع. قال مارون إن البيانات من نطاق EHT بالقرب من القطب الجنوبي ، على سبيل المثال ، لم تستطع النزول من القارة القطبية الجنوبية حتى ديسمبر 2017 ، عندما كان الجو دافئًا بما يكفي لدخول الطائرات والخروج منها.
وأضاف أن ربط البيانات ومعايرتها أمر صعب أيضًا. وأخذ الفريق عناية كبيرة بهذا العمل ، نظرًا لطبيعة الاكتشاف المهمة.
قال دوليمان في حدث SXSW (الذي كان بمثابة شرح لجهد EHT لكنه لم يعلن عن "إذا كنت ستأتي بمطالبة كبيرة بتصوير ثقب أسود ، فيجب أن يكون لديك دليل كبير ، دليل قوي للغاية"). أي نتائج).
وأضاف: "وفي مشروعنا ، غالبًا ما نعتقد أن أشخاصًا مثل [ألبرت] أينشتاين ، [آرثر] إدينجتون [وكارل] شوارزشيلد هم نوع من النظر إلى أكتافنا" ، في إشارة إلى علماء الفيزياء الذين ساعدوا في فهمنا للثقوب السوداء. "وعندما يكون لديك نوع من الأضواء التي تتحقق من عملك فعليًا ، فأنت تريد حقًا أن تقوم به بشكل صحيح.
ماذا يعني كل هذا
قال Psaltis أن مشروع EHT له هدفان رئيسيان: تصوير أفق حدث لأول مرة على الإطلاق والمساعدة في تحديد ما إذا كانت نظرية النسبية العامة لأينشتاين تحتاج إلى أي تنقيحات.
قبل مجيء آينشتاين ، كان يُنظر إلى الجاذبية بشكل عام على أنها قوة غامضة عن بُعد. لكن النسبية العامة تصفها بأنها تشوه الزمكان: تخلق الأجسام الضخمة مثل الكواكب والنجوم والثقوب السوداء نوعًا من الترهل في الزمكان ، مثلما تفعل كرة البولينج إذا وضعت على الترامبولين. الأجسام القريبة تتبع هذا المنحنى وتوجه نحو الكتلة المركزية.
صمدت النسبية العامة بشكل جيد بشكل لا يصدق على مدار القرن منذ تقديمه ، واجتازت كل اختبار ألقى به العلماء عليه. لكن ملاحظات EHT توفر تجربة أخرى ، في عالم متطرف حيث قد لا تتطابق التوقعات مع الواقع. وأوضح بسالتيس أن ذلك يرجع إلى أن الفلكيين يمكنهم حساب الحجم والشكل المتوقعين لأفق الحدث باستخدام النسبية العامة.
قال بسالتيس: "إذا كانت الصورة الظلية المُطابقة تتطابق مع المحاكاة المستنيرة للنظرية ،" فقد كان أينشتاين على صواب بنسبة 100٪ "إذا كان الجواب بالنفي ، فيجب علينا أن نغير نظريته لجعله يعمل مع التجارب. هذه هي الطريقة التي يسير بها العلم."
وعلمنا اليوم أنه لا توجد حاجة إلى إجراء تعديلات ، على الأقل في الوقت الحالي: تتوافق ملاحظات EHT M87 مع النسبية العامة ، حسبما قال أعضاء الفريق. وبالتحديد ، يكون أفق الحدث دائريًا تقريبًا وهو الحجم "المناسب" لثقب أسود بهذه الكتلة الهائلة.
قال عضو فريق EHT أفيري برودريك من جامعة واترلو ومعهد المحيط للفيزياء النظرية في كندا خلال مؤتمر صحفي اليوم "يجب أن أعترف ، لقد كنت مندهشًا إلى حد ما من توافقه مع التوقعات التي قمنا بها عن كثب". .
بطبيعة الحال ، فإن مثل هذا التفكيك الأرضي أمر حيوي للعملية العلمية. وقال لوب إن تقديم معلومات أفضل لإثراء النظريات والمحاكاة سيكون على الأرجح أحد أكبر مساهمات EHT.
قال: "إن ممارسة الفيزياء هو حوار مع الطبيعة". "نحن نختبر أفكارنا من خلال مقارنتها بالتجارب ؛ البيانات التجريبية أمر بالغ الأهمية."
وقال باحثون آخرون إن النتائج الجديدة يجب أن تساعد العلماء على التعامل بشكل أفضل مع الثقوب السوداء. على سبيل المثال ، من المحتمل أن تسلط صور EHT ضوءًا كبيرًا على كيفية دوران الغاز إلى داخل ثقب الثقب الأسود. وقال لوب إن عملية التراكم هذه ، التي يمكن أن تؤدي إلى توليد نفاثات قوية من الإشعاع ، غير مفهومة بشكل جيد.
وقالت فيونا هاريسون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، الباحث الرئيسي في دراسة الثقب الأسود لوكالة ناسا ، بالإضافة إلى ذلك ، إن شكل أفق الحدث يمكن أن يكشف ما إذا كان الثقب الأسود يدور. مصفوفة التلسكوب الطيفي النووي (نوستار) المهمة.
وقال هاريسون ، الذي ليس جزءًا من فريق EHT ، لموقع Space.com: "لقد استنتجنا دوران الثقوب السوداء بشكل غير مباشر". وأضافت أن صور EHT توفر "اختبارًا مباشرًا ، وهو أمر مثير للغاية".
قال أعضاء الفريق إن بيانات EHT كشفت أن الثقب الأسود M87 يدور في اتجاه عقارب الساعة.
وقال هاريسون إن المشروع يجب أن يوضح أيضًا كيفية توزيع المادة حول الثقب الأسود ، ويمكن أن تعلم ملاحظات EHT في نهاية المطاف الفلكيين قدرًا كبيرًا عن كيفية تشكيل الثقوب السوداء الهائلة لتطور المجرات المضيفة على مدى فترات زمنية طويلة.
تتوافق نتائج EHT أيضًا بشكل جيد مع نتائج مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) ، الذي اكتشف تموجات الزمكان الناتجة عن عمليات الاندماج التي تنطوي على ثقوب سوداء أكبر بعشر مرات من الشمس.
قال برودريك اليوم: "على الرغم من الاختلاف عبر عامل المليار كتلة ، إلا أن الثقوب السوداء المعروفة تتوافق مع وصف واحد". "الثقوب السوداء الكبيرة والصغيرة متشابهة بطرق مهمة. ما نتعلمه من [نوع] ينطبق بالضرورة على الآخر".
وفي حالة ما إذا كنت تتساءل عن القوس أ *: يأمل فريق EHT في الحصول على صور لهذا الثقب الأسود الهائل قريبًا ، قال Doeleman اليوم. وأوضح الباحثون أن M87 نظروا أولاً ، وهو أسهل قليلاً من القوس * لأنه أقل تغيرًا على مدى فترات زمنية قصيرة.
منظور جديد؟
ثم هناك جاذبية أوسع للصور التي تم إصدارها حديثًا - كيف تتحدث إلى أولئك الذين ليسوا من علماء الفيزياء الفلكية.
وقال أعضاء فريق EHT والعلماء الخارجيون إن المساهمات في هذا المجال قد تكون كبيرة. وأشار مارون إلى أن الصور يمكن أن تغير الطريقة التي نفكر بها في أنفسنا ومكاننا في الكون ، مشيرًا إلى صورة "شروق الأرض" الشهيرة التي التقطها رائد الفضاء أبولو 8 بيل أندرس في ديسمبر 1968. هذه الصورة التي أعطت الجماهير لمحة عن كوكبنا إنها حقًا - بؤرة استيطانية وحيدة للحياة في بحر من الظلام اللامتناهي - يُنسب إليها الفضل على نطاق واسع في المساعدة على تحفيز الحركة البيئية.
قال هاريسون إن رؤية ثقب أسود واقعي - أو صورته الظلية على أي حال - "هي مادة الخيال العلمي". وأضافت "لقد رأينا فقط الصور القليلة الأولى للمشروع:" إنهم سيتحسنون فقط ".
- علماء الفلك يتطلعون إلى ثقب أسود للمرة الأولى باستخدام تلسكوب Event Horizon
- هذا الثقب الأسود الضخم يدور بنصف سرعة الضوء!
- 8 ألغاز الفلك المحيرة
كتاب مايك وول عن البحث عن حياة غريبة "في الخارج"(جراند سنترال للنشر ، 2018 ؛ موضحة من قبل كارل تيت) ، خارج الآن. تابعوه على تويتر michaeldwall. تابعنا على تويتر Spacedotcom أو موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك.
