علماء يقتربون من أول رصد لثقب أسود في مجرة درب التبانة

قدم علماء الفلك الذين يحاولون التقاط أول صور للثقب الأسود في قلب مجرة درب التبانة تلميحات أولية تشير إلى نجاح المشروع الطموح. ومن المتوقع الكشف عن الملاحظات التي أجراها تلسكوب أفق الحدث (EHT) في مارس في واحد من أكثر الإعلانات العلمية ترقباً لعام 2019. والآن، صرح عالم بارز في المشروع بأنه تم جمع بيانات "مذهلة" خلال عمليات رصد لثقبين أسودين، بما في ذلك الثقب "ساجيتاريوس أ*" (Sagittarius A*) في مركز مجرتنا.

قالت سيرا ماركوف، أستاذة الفيزياء الفلكية النظرية وفيزياء الجسيمات الفلكية في جامعة أمستردام، والتي تشارك في قيادة مجموعة عمل الأطوال الموجية المتعددة في تلسكوب أفق الحدث: "لقد تمكنا من الحصول على بيانات عالية الجودة بدقة عالية جداً ضرورية لرصد ظل [الثقب الأسود]، إذا كان موجوداً حقاً". الفريق في المرحلة النهائية من مراجعة البيانات التي تم جمعها في عام 2017، ولم تستطع ماركوف تأكيد ما إذا كانت الملاحظات قد أنتجت أول صورة مباشرة لصورة ظلية لثقب أسود.

قال البروفيسور بيتر جاليسون، الذي يعمل في قسم تاريخ العلوم بجامعة هارفارد ويشارك أيضاً في المشروع، إنه في حال نجاحه، ستصبح الصورة الأولى لتلسكوب أفق الحدث واحدة من أهم الصور في الخمسين عاماً الماضية من علم الفلك. وأضاف: "إذا حصلنا على صورة منها، فستصبح واحدة من الصور الأيقونية للعلم. إنه مشروع طموح للغاية". لا يوجد شك يذكر حول وجود الثقوب السوداء: فهذه الأجسام الكثيفة بشكل هائل تشوه نسيج الزمكان في محيطها، مما يجعل الأجسام والضوء يبدوان وكأنهما ينحرفان عن مسارهما.

في الآونة الأخيرة، اكتشف مرصد موجات الجاذبية "ليغو" (Ligo) تموجات تم إرسالها عبر الزمكان عندما تصطدم أزواج من الثقوب السوداء. ومع ذلك، لم يتم رصد ثقب أسود بشكل مباشر حتى الآن. العائق الرئيسي هو أن الثقوب السوداء مدمجة للغاية لدرجة أن تلسكوباً بحجم الأرض تقريباً سيكون مطلوباً لرؤية أقربها. يتغلب تلسكوب أفق الحدث على ذلك من خلال ربط 15-20 تلسكوباً تمتد عبر القطب الجنوبي وأوروبا وأمريكا الجنوبية وأفريقيا وأمريكا الشمالية وأستراليا. وبشكل جماعي، تمتلك المصفوفة دقة تعادل القدرة على رؤية دبوس رسم في نيويورك من لندن. يستخدم تلسكوب أفق الحدث تقنية تُعرف باسم قياس التداخل، حيث يقوم علماء الفلك في المراصد الموجودة في قارات مختلفة برصد نفس الجسم في وقت واحد، ثم دمج البيانات التي تم جمعها على حاسوب فائق.

يتطلب هذا من جميع التلسكوبات في المصفوفة الدوران نحو الثقب الأسود المستهدف وقياس كل موجة راديو قادمة من اتجاهه. ووفقاً لجاليسون، كان تنسيق هذا "إنجازاً هائلاً للدبلوماسية والتنظيم". لدى تلسكوب أفق الحدث هدفان رئيسيان: "ساجيتاريوس أ*" في مركز مجرة درب التبانة، وثقب أسود فائق الكتلة يسمى "إم 87" (M87) في عنقود مجرات العذراء. يبعد "إم 87" حوالي 50-60 مليون سنة ضوئية، ولكن بكتلة تزيد عن ستة مليارات كتلة شمسية (أكبر بـ 1000 مرة من ثقبنا الأسود المحلي)، يأمل علماء الفلك أن يكون مرئياً. لا أحد متأكد مما ستبدو عليه الصورة، لكن التوقعات النظرية تظهر صورة ظلية سوداء، مقابل توهج محيط من الإشعاع، وهو شيء يشبه التصوير في فيلم "إنترستيلر" (Interstellar). قالت ماركوف: "يمكنك تخيل رؤية ظل أسود أو انخفاض".

إلى جانب إخبارنا بما تبدو عليه الثقوب السوداء، يمكن لتلسكوب أفق الحدث أيضاً الكشف عما إذا كانت تمتلك خصائص تنبأت بها نظرية النسبية العامة لأينشتاين وتقديم رؤى حول العمليات الغريبة التي تحدث في البيئة القاسية بالقرب من أفق الحدث. سيتم أيضاً إجراء ملاحظات مفصلة لنفاثات المادة الدرامية التي يتم قذفها من بعض الثقوب السوداء، بما في ذلك "إم 87". ليس من الواضح ما إذا كان "ساجيتاريوس أ*"، وهو ثقب أسود صغير نسبياً، يحتوي على نفاثات - فمن الممكن أن تكون ضعيفة جداً بحيث لم يتم رصدها سابقاً - ويمكن لتلسكوب أفق الحدث حل هذا السؤال.

قالت ماركوف: "نرى هذه النفاثات الهائلة من البلازما تتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء. يمكن أن تكون أكبر بمئات الملايين من المرات من حجم الثقب الأسود نفسه - أكبر من المجرة". يُعتقد أن نفاثات الثقوب السوداء تلعب دوراً رئيسياً في علم الكونيات، حيث تساهم في تكوين الشبكة الكونية، التي تنتظم فيها المجرات في عناقيد عبر الكون.