كشف علماء الفلك عن حلقة فوتون للثقب الأسود لأول مرة

أول صورة على الإطلاق للثقب الأسود M87 *. (تعاون EHT)

في عام 2019 ، قدم لنا تلسكوب Event Horizon أول صورة مباشرة للثقب الأسود . لقد كانت صورة قوية ، لكنها لم تكن ذات تفاصيل كثيرة. يبدو وكأنه كعكة برتقالية ضبابية.

لكي نكون منصفين ، فإن العنصر الحقيقي للاكتشاف كان في البيانات ، وليس الصورة. وكما أ دراسة حديثة يوضح أن هناك قدرًا كبيرًا في البيانات أكثر مما رأيناه.

من الأشياء المهمة التي يجب فهمها حول صورة EHT أنها لا تُظهر توهج ملف ثقب أسود بحد ذاتها. الثقوب السوداء لا ينبعث منها الضوء مباشرة.

وعلى عكس الصور الأقل تفصيلاً للثقوب السوداء الهائلة التي لدينا ، فإن التوهج لا يرجع إلى نفثات من البلازما أو طارة من الغاز شديد السخونة حول الثقب الأسود.

بدلاً من ذلك ، تُظهر الصورة ضوء الراديو الذي كان مركزًا بواسطة الثقب الأسود.

الثقب الأسود في M87 مغمور بضوء الغاز القريب ، بما في ذلك ضوء الراديو. عندما يمر شعاع معين من الضوء بالقرب من الثقب الأسود ، فإن الالتواء في الزمكان يؤدي إلى تغيير اتجاهه قليلاً.

لقد لاحظنا الانحراف الطفيف للضوء من أشياء مثل النجوم والمجرات عدة مرات ، ولكن بالقرب من الثقب الأسود يمكن للضوء أن يغير اتجاهه بشكل كبير.

يمكن أن تدور حولها لتدور بزاوية قائمة ، أو حتى ينتهي بها الأمر بالعودة من الاتجاه الذي أتت فيه. كلما اقترب المسار من الثقب الأسود ، زاد التغيير في الاتجاه جذريًا.

يمر الضوء بالقرب من الثقب الأسود في جميع أنواع الاتجاهات ، ولكن من منظورنا ، يمكننا فقط رؤية الضوء الموجه نحونا. أي شعاع من الضوء يدور حول الثقب الأسود ويتجه في طريقنا ، يجب أن نكون قادرين على الرؤية.

اتضح أن الثقب الأسود يمكن أن يكون بمثابة عدسة قوية حقًا. يمكن للضوء أن يمر بالقرب من الثقب الأسود ، والتركيز مباشرة نحونا. إذن ما يجب أن نراه هو دائرة رقيقة من الضوء تعرف بحلقة الفوتون.

حلقة الفوتون المحسوبة لـ M87 *. (برودريك وآخرون)

سيكون جزء من الضوء أكثر سطوعًا لأن دوران الثقب الأسود يمنح الضوء أيضًا دفعة من الطاقة. يعتمد حجم الحلقة على كتلة الثقب الأسود ، ويعتمد سطوع المنطقة الأكثر إشراقًا على دوران الثقب الأسود.

فلماذا لا تُظهر صورة EHT حلقة الفوتون؟ لسوء الحظ ، فإن المسافة بيننا وبين الثقب الأسود ليست فارغة تمامًا.

لا تزال هناك منطقة محيطة بها من الغاز البارد ، والتي يجب أن يمر الضوء من خلالها للوصول إلينا. يتشتت بعض الضوء على طول الطريق ، مما يجعل الصورة ضبابية أكثر مما نرغب. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الدراسة الجديدة.

يخبرنا التوهج المنتشر لصورة EHT ليس فقط عن الثقب الأسود ولكن أيضًا عن الغاز المنتشر المحيط بالثقب الأسود. لاحظ الفريق أن هناك صورتين أساسيتين في بيانات EHT.

أحدهما هو حلقة الفوتون نفسها ، والآخر هو التوهج الضبابي للمنطقة المحيطة. باستخدام خوارزميات تصوير جديدة ، تمكن الفريق من فصل الاثنين ، وكشف عن حلقة الفوتون للثقب الأسود.

إنه مثال رائع على قوة تحليل البيانات بطرق جديدة. تجمع الملاحظات الفلكية الحديثة الكثير من البيانات بحيث غالبًا ما يكون هناك معلومات أكثر بكثير مما قد نشك فيه. بينما نتعلم كيفية معالجة البيانات بشكل أكثر فعالية ، يمكننا الكشف عن طبقات مخفية تحت السطح.

تم نشر هذه المقالة في الأصل من قبل الكون اليوم . اقرأ المقال الأصلي .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.