حقوق الصورة: NRAO
بعد ثلاثين عامًا من اكتشاف علماء الفلك الجسم الغامض في مركز مجرتنا درب التبانة بالضبط ، نجح فريق دولي من العلماء أخيرًا في قياس حجم هذا الجسم مباشرة ، الذي يحيط بثقب أسود أكبر بحوالي أربعة ملايين مرة من الشمس. هذا هو أقرب نهج تلسكوبي لثقب أسود حتى الآن ويضع حدودًا كبيرة للفيزياء الفلكية في متناول الملاحظات المستقبلية. استخدم العلماء التلسكوب الراديوي طويل المدى (VLBA) التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم لتحقيق هذا الاختراق.
قال جيفري باور من جامعة كاليفورنيا في بيركلي: "هذه خطوة كبيرة إلى الأمام". "هذا شيء أراد الناس القيام به لمدة 30 عامًا" ، منذ اكتشاف كائن مركز المجرة ، المسمى القوس A * (يُنطق "A-star") ، في عام 1974. أعلن علماء الفلك عن أبحاثهم في إصدار 1 أبريل Science Express.
وأضاف باور: "الآن لدينا حجم للكائن ، لكن الغموض حول طبيعته الدقيقة لا يزال قائماً". وأوضح أن الخطوة التالية هي معرفة شكلها "حتى نتمكن من معرفة ما إذا كانت طائرات أو قرص رفيع أو سحابة كروية".
مركز درب التبانة ، على بعد 26000 سنة ضوئية من الأرض ، محجوب بواسطة الغبار ، لذا لا تستطيع مقاريب الضوء المرئي دراسة الجسم. في حين أن الموجات الراديوية من المنطقة المركزية للمجرة يمكن أن تخترق الغبار ، إلا أنها تتناثرها البلازما المشحونة المضطربة في الفضاء على طول خط الرؤية إلى الأرض. أحبط هذا التشتت المحاولات السابقة لقياس حجم الجسم المركزي ، تمامًا مثل الضباب الذي يطمس وهج المنارات البعيدة.
قال هينو فالكي من مرصد راديو ويستربورك في هولندا ، وهو عضو آخر في فريق البحث: "بعد 30 عامًا ، رفعت المقاريب الراديوية الضباب أخيرًا ، ويمكننا رؤية ما يجري".
قال علماء الفلك إن الجسم الساطع الذي ينبعث من الراديو سوف يلائم بدقة داخل مسار مدار الأرض حول الشمس. ويقدرون أن الثقب الأسود نفسه يبلغ عرضه حوالي 14 مليون ميل ، ويمكن أن يتناسب بسهولة داخل مدار عطارد. الثقوب السوداء هي تركيزات من المادة كثيفة لدرجة أنه لا يمكن للضوء حتى الهروب من جاذبيتها القوية.
قدمت ملاحظات VLBA الجديدة لعلماء الفلك أفضل مظهر حتى الآن لنظام الثقب الأسود. قال باور: "نحن أقرب كثيرًا إلى رؤية آثار الثقب الأسود على بيئتها هنا أكثر من أي مكان آخر".
يعتقد أن الثقب الأسود المركزي لدرب التبانة ، مثل أبناء عمومته الأكثر ضخامة في نوى المجرة الأكثر نشاطًا ، يسحب مواد من محيطه ، وفي هذه العملية يشغل انبعاث موجات الراديو. وقال باور في حين أن ملاحظات VLBA الجديدة لم تقدم إجابة نهائية حول طبيعة هذه العملية ، إلا أنها ساعدت في استبعاد بعض النظريات. واستناداً إلى أحدث الأعمال ، أوضح ، أن أهم النظريات المتبقية لطبيعة الجسم الذي ينبعث من الإشعاع هي نفاثات من الجسيمات دون الذرية ، مماثلة لتلك التي شوهدت في المجرات الراديوية. وبعض النظريات التي تنطوي على تسارع المادة بالقرب من حافة الثقب الأسود.
عندما درس الفلكيون القوس A * على ترددات راديوية أعلى وأعلى ، أصبح الحجم الظاهري للجسم أصغر. وقال باور إن هذه الحقيقة ساعدت أيضًا في استبعاد بعض الأفكار عن طبيعة الكائن. إن النقص في الحجم المرصود مع زيادة التردد ، أو طول الموجة الأقصر ، يعطي الفلكيين أيضًا هدفًا محيرًا.
وقال باور: "نعتقد أنه يمكننا في نهاية المطاف أن نلاحظ أطوالًا موجية قصيرة بما يكفي لنشهد قطعًا عندما نصل إلى حجم الثقب الأسود نفسه". بالإضافة إلى ذلك ، قال ، "في الملاحظات المستقبلية ، نأمل أن نرى" ظلًا "يلقي بفعل تأثير الجاذبية على الجاذبية القوية جدًا للثقب الأسود".
في عام 2000 ، اقترح فالكي وزملاؤه مثل هذه الملاحظة على أسس نظرية ، ويبدو ذلك ممكنًا الآن. وأضاف فالك "تصوير ظل أفق حدث الثقب الأسود أصبح الآن في متناول أيدينا ، إذا عملنا بجد كافٍ في السنوات القادمة".
وخلص باور إلى استنتاج آخر توصل إليه العلماء وهو أن "الكتلة الكلية للثقب الأسود مركزة للغاية". وقال إن ملاحظات VLBA الجديدة توفر "التوطين الأكثر دقة لكتلة الثقب الأسود الهائل على الإطلاق." تسمح دقة هذه الملاحظات للعلماء بالقول إن كتلة ما لا يقل عن 40000 شمس يجب أن تستقر في مساحة تتوافق مع حجم مدار الأرض. ومع ذلك ، فإن هذا الرقم يمثل فقط حدًا أدنى للكتلة. يعتقد العلماء على الأرجح أن كل كتلة الثقب الأسود - أي ما يعادل أربعة ملايين صنز - مركزة جيدًا داخل المنطقة التي يبتلعها الجسم الذي ينبعث منه الراديو.
ولقياسها ، كان على الفلكيين أن يذهبوا إلى أطوال مضنية للتحايل على تأثير الانتثار لـ "الضباب" البلازمي بين القوس A * والأرض. قال باور: "كان علينا دفع تقنياتنا بقوة".
وشبه باور المهمة بـ "محاولة رؤية بطتك المطاطي الأصفر من خلال الزجاج المصنفر لحجرة الاستحمام." من خلال إجراء العديد من الملاحظات ، مع الاحتفاظ فقط بالبيانات عالية الجودة ، وإزالة التأثير المتناثر للبلازما رياضياً ، نجح العلماء في إجراء أول قياس على الإطلاق لحجم القوس A *.
بالإضافة إلى Bower و Falcke ، يضم فريق البحث Robin Herrnstein من جامعة كولومبيا ، و Jun-Hui Zhao من مركز Harvard-Smithsonian للفيزياء الفلكية ، و Miller Goss من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي ، و Donald Backer من جامعة California-Berkeley. فالكه أيضًا أستاذ مساعد في جامعة نيميغن وعالم زائر في معهد ماكس بلانك للفنون الإشعاعية في بون بألمانيا.
تم اكتشاف القوس A * في فبراير 1974 من قبل بروس باليك ، الآن في جامعة واشنطن ، وروبرت براون ، مدير مركز علم الفلك والأيونوسفير الوطني في جامعة كورنيل. وقد ثبت بشكل قاطع أنه مركز درب التبانة ، الذي يدور حوله باقي المجرة. في عام 1999 ، استخدم مارك ريد من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية وزملائه ملاحظات VLBA لل القوس A * للكشف عن حركة الأرض في مدار حول مركز المجرة وقرروا أن نظامنا الشمسي يستغرق 226 مليون سنة لإنشاء دائرة واحدة حول المجرة.
في مارس 2004 ، اجتمع 55 من علماء الفلك في مرفق المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي في جرين بانك ، فيرجينيا الغربية ، لحضور مؤتمر علمي للاحتفال باكتشاف القوس A * في جرين بانك قبل 30 عامًا. في هذا المؤتمر ، كشف العلماء النقاب عن لوحة تذكارية على أحد مقاريب الاكتشاف.
إن مصفوفة خط الأساس الطويلة جدًا ، وهي جزء من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي ، عبارة عن نظام تلسكوب راديوي على مستوى القارة ، مع 10 هوائيات أطباق سعة 240 طن تتراوح من هاواي إلى منطقة البحر الكاريبي. يوفر أكبر قدرة حل ، أو القدرة على رؤية التفاصيل الدقيقة ، لأي تلسكوب في علم الفلك أو على الأرض أو في الفضاء.
المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاون من قبل Associated Universities، Inc.
المصدر الأصلي: NRAO News Release
