 |
| الثقوب السوداء |
فى عام 2019 وعد علماء الفلك بلحظة رائعة . وعلى مدار سنوات ، ظل تلسكوب الأحداث هوريزون يعمل على جلب أول صورة تلسكوبية لأفق الحدث الخاص بالثقب الأسود.
في الواقع ، على الرغم من شعبيتها في الخيال العام ، فإننا لم نشهد في الواقع ثقبًا أسودًا. والسبب في ذلك بسيط ومضحك.
الثقوب السوداء ، كما ترى ، غير مرئية حرفيا. إن جاذبية جاذبيتها هائلة لدرجة أنه بعد نقطة معينة ، لا شيء يهرب. ويشمل ذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي - مثل الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء والضوء والموجات اللاسلكية - التي من شأنها أن تسمح لنا باكتشاف الجسم مباشرة.
تسمى نقطة اللاعودة هذه بأفق الحدث ، وبغض النظر عن كونه موقعًا مرعبًا لا تريد أن تجد نفسك فيه أبدًا ، فهو أيضًا مفتاح تصوُّر وجود ثقب أسود في الواقع.
على الرغم من أننا قد لا نكون قادرين على رؤية الثقب الأسود نفسه ، إلا أن هناك فرصة لتصوير أفق الحدث الخاص به ؛ ونحن قريبون للغاية من رؤية النتائج بفضل Event Horizon Telescope (EHT) ، بسبب إعلان عام في أي يوم الآن.
تحديث (5 أبريل 2019): يبدو أن اليوم قد وصل! في 10 أبريل 2019 ، سيقدم الفريق الذي يقف وراء مشروع EHT والمنظمات المرتبطة به نتائج يصفونها بأنها "رائدة" ، وسنقوم بتغطية الأحداث على الهواء مباشرة.
ولكن قبل وقت طويل من اختبار EHT ، كان هناك عالم فيزياء فلكية يدعى Jean-Pierre Luminet. طوال الطريق في عام 1978 ، قدم لنا بالفعل ما يمكن اعتباره أول صورة لأفق حدث الثقب الأسود.
انها ليست ، بالطبع ، صورة حقيقية. استخدم Luminet ، الذي كانت خلفيته في الرياضيات ، مجموعة مهاراته لإجراء أول محاكاة للكمبيوتر لما قد يبدو عليه الثقب الأسود للمراقب ، باستخدام كمبيوتر IBM 7040 ذو بطاقة ستينيات.
وقال لومينيت لـ ScienceAlert "في ذلك الوقت كان موضوعًا غريبًا للغاية ، ولم يكن معظم علماء الفلك يؤمنون بوجودهم".
"أردت استكشاف الفيزياء الغريبة للثقوب السوداء واقتراح آليات محددة يمكن أن تساعد في الحصول على تواقيع غير مباشرة لوجودهم ذاته. كذلك ، لمتابعة التورية ، مع اسمي" Luminet "أحببت كثيراً فكرة عن كيفية عدم النجم اللامع يمكن أن يؤدي إلى ظواهر ملحوظة ".
ما هي البيانات التي أعادها الكمبيوتر ، ثم قام Luminet برسمها بدقة باستخدام قلم حبر وحبر India على ورق سلبي ، كما لو كان طابعة بشرية.
تظهر تلك الصورة الغامضة - الموضحة أعلاه - ما قد يبدو عليه قرص مسطح من المواد يسقط في ثقب أسود إذا كنا قريبين بما يكفي لرؤيته. لا يبدو مسطحًا ، لأن الثقل الشديد للثقب الأسود ينحني حوله.
"في الواقع ، منحني مجال الجاذبية أشعة الضوء بالقرب من الثقب الأسود لدرجة أن" الجزء الخلفي "من القرص" مكشوف "،" أوضح لومينيت في ورقة نشرت على ARXiv العام الماضي.
"إن منحني أشعة الضوء يولد أيضًا صورة ثانوية تسمح لنا برؤية الجانب الآخر من قرص التزايد ، على الجانب المقابل للثقب الأسود من جهاز المراقبة."
كان Luminet الأول ، لكنه لم يكن الوحيد الذي أسره لغز الشكل الذي قد يبدو عليه الثقب الأسود. حاول الآخرون تصور هذه الأشياء منذ ذلك الحين ، وحتى بذلوا جهودهم على الشاشة الفضية.
تم الإشادة بفيلم كريستوفر نولان لعام 2014 Interstellar لتصويره المفترض "الدقيق علمياً" للثقب الأسود ، والذي يعتمد في جزء كبير منه على العمل الذي قام به لومينيت قبل عقود ، وتم إنشاؤه بالتشاور مع الفيزيائي النظري كيب ثورن من جامعة كاليفورنيا للتكنولوجيا.
في نهاية المطاف ، اختار الفيلم نسخة مبسطة ، ليكون أقل مربكة وتبدو جميلة على الشاشة.
كان بالتأكيد مثير للإعجاب. ولكن ، وفقًا لكل من Luminet و Thorne ، ليس في الواقع ما سيكون عليه الثقب الأسود.
الصور الأساسية والثانوية التي تم إنشاؤها بواسطة حقل الجاذبية موجودة وصحيحة. ولكن ، على عكس صورة Luminet ، فإن سطوع القرص موحد.
جارجانتوا مفهوم كيب شوكة
محاكاة لثقب أسود من ورقة قام بها ثورن وزملاؤه حول تقنيات CG المستخدمة لتطوير Gargantua. (جيمس وآخرون / الجاذبية الكلاسيكية والكمية)
وكتبت لومينيت "هذا هو بالضبط التباين القوي لللمعان الظاهر" ، وهذا هو التوقيع الرئيسي للثقب الأسود ، الكائن السماوي الوحيد القادر على إعطاء المناطق الداخلية لقرص التراكم سرعة دوران قريبة من سرعة الضوء. وللحث على تأثير دوبلر قوي جدا. "
صاغ ورقة من 15 صفحة حول علم الفيلم ، وكتب ثورن نفسه كتابًا عن هذا الموضوع.
قد تلاحظ أن كل هذه الإصدارات من الثقب الأسود تبدو مختلفة تمامًا عن نوع آخر من صور الثقب الأسود الذي ربما تكون قد شاهدته ، والأكثر شهرة بالنسبة لاكتشاف LIGO في عام 2016.
هذه تستند إلى عمل عالم الفيزياء الفلكية آلان ريازويلو ، من المركز الوطني الفرنسي للبحوث العلمية والاتحاد الفلكي الدولي ، الذي قام بمثل هذا الثقب الأسود في عام 2016.
السبب في أن هذه الثقوب السوداء تبدو مختلفة هو أن العمل الفني يظهر ثقبًا أسود هادئًا - أحدهما بدون قرص تراكم.
نظرًا لوجود كفن من الغبار والغاز ، فإن جاذبية الثقب الأسود تشوه المساحة الموجودة خلفها. إذا كنا قريبين بما فيه الكفاية لرؤية الثقب الأسود مثل هذا ، فسنكون في حركة ، يتم التقاطها بجاذبيتها في المدار. لهذا السبب يبدو أنه يتحرك في مجال النجوم.
في حالة وجود فتحتين أسودتين معًا ، كما هو موضح في فيديو LIGO ، فإن لكل ثقب أسود صورة ثانوية على شكل موزة للفتحة الأخرى تظهر خلفها. (الجاذبية نظيفة.)
تركز EHT على القوس A ، وهو الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا Milky Way.
لا نعرف ماذا سنرى ؛ من المحتمل أن تُرجع البيانات عددًا قليلًا فقط من وحدات البكسل الضبابية. (إذا كان الأمر كذلك ، فستنضم المزيد من التلسكوبات إلى التعاون ، وسيحاول العلماء مرة أخرى.)
نظرًا لأن الثقب الأسود يحتوي على قرص تراكم أثناء عمليات المراقبة ، فإننا نتوقع شيئًا يشبه إلى حد كبير عمل Luminet.
بالإضافة إلى ذلك ، نأمل أن يساعدنا هذا التعاون في فهم المزيد عن استقطاب الإشعاع ، وهيكل المجال المغناطيسي ، والطائرات النسبية للثقب الأسود. لقد خلصت بالفعل أدلة حول بنية الفضاء حول الثقب الأسود.
ولكن ما هو الجزء الأكثر إثارة حول عمل EHT؟ نحن تماما مع Luminet على هذا واحد.
ترجمة وتدقيق : د/أحمد الديب
المصدر
إرسال تعليق