طور الباحثون طريقة لرسم خرائط المناطق المركزية حول الثقوب السوداء، مما يساهم في فهم أفضل لنموها
تم التنبؤ بالثقوب السوداء في النظرية النسبية العامة التي وضعها ألبرت أينشتاين في بداية القرن العشرين، وهناك الكثير من الأدلة البحثية على وجودها في مراكز المجرات -وفي أماكن أخرى- في الكون. وهي أجرام سماوية ذات جاذبية هائلة لا يمكن لشيء أن ينفصل عنها. إنها تشوه الفضاء القريب منها بحيث لا يتمكن حتى الضوء من الهروب بعد حد معين. وعندما تمتص المادة من بيئتها، فإنها تصبح نشطة وبالتالي تزداد كتلتها مع مرور الوقت. وبهذه الطريقة، يؤثرون أيضًا على بيئتهم، وخاصة تطور المجرة التي يقعون في وسطها. وهكذا فإن دراسة تطورها تساهم في فهم تكوين النجوم والكواكب ولبنات الحياة.
إن العملية الفيزيائية لامتصاص المادة في الثقوب السوداء محاطة بالضباب لأن بيئتها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن استكشافها بوسائل التصوير الحالية. وفقا للفرضيات، في هذه العملية تشكل المادة الممتزة (معظمها غاز) هيكل قرص دوار حول الثقب الأسود (قرص الامتزاز). تسخن هذه المادة وتتحول إلى بلازما وبالتالي تشرق بقوة تعادل قوة آلاف المليارات من الشموس. استمرت عملية امتصاص الغاز وانبعاث الإشعاع عدة عشرات الملايين من السنين. وهكذا تصبح مراكز المجرات شديدة السطوع.
ما هو السؤال؟ كيف يمكن للمرء تقدير الحجم الدقيق لقرص التراكم - البنية الموجودة حول الثقوب السوداء؟
في العشرين عامًا الماضية، تراكمت الأدلة البحثية التي تشير إلى أن حجم قرص الامتزاز يختلف بشكل كبير عن التوقعات النظرية. وهكذا كان فهم تطور الثقوب السوداء طوال حياة الكون موضع شك. لقد تم اقتراح نماذج بديلة لامتصاص المادة في الثقوب السوداء بكثرة، ولكن لم يتم التوصل إلى إجماع حتى الآن في هذا المجال.
يركز البروفيسور دورون شيلوس، نائب عميد الأبحاث في كلية العلوم الطبيعية بجامعة حيفا، في أبحاثه على كيفية اكتساب الثقوب السوداء لكتلتها ونموها، وبالتالي التأثير على تطور المجرات والكون. ووفقا له، "في الماضي، كان يُعتقد أن الثقوب السوداء هي عوامل رياضية وليس أي شيء آخر، ولم يبدأوا في فهم أنها مزروعة في مركز معظم المجرات إلا في العشرين أو الثلاثين سنة الماضية. ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح كيف تنمو على مدى عمر الكون. نحن نتحقق من الفرضيات المتعلقة بحجم أقراص التراكم ولهذا الغرض نقوم بتطوير أدوات المراقبة وطرق معالجة البيانات المبتكرة. وفي هذه الدراسات، نستخدم أيضًا نماذج نظرية مخصصة تأخذ في الاعتبار ليس فقط فيزياء قرص الامتزاز ولكن أيضًا فيزياء المناطق المجاورة له.
وفي دراستهم الأخيرة، والتي حصلت على منحة من مؤسسة العلوم الوطنية، أراد الباحثون محاولة تقدير حجم قرص الامتزاز وفهم ما إذا كان تفسير البحث دقيقًا. في معظم الأحيان، تستخدم الدراسات الميدانية تلسكوبات كبيرة حيث يكون وقت المراقبة باهظ الثمن. واختار الباحثون استخدام تلسكوب صغير مخصص، وأساليب إحصائية متقدمة.
يتغير الضوء المنبعث من قرب الثقوب السوداء النشطة بمرور الوقت وينعكس نحونا من المادة الموجودة في محيطها
بالإضافة إلى ذلك، استخدموا تقنية الصدى، التي تشبه الرادار ويمكن أن توفر معلومات حول البنية الهندسية للمناطق البعيدة من الكون طالما أن الضوء يأتي منها. ومن خلال القياس الدقيق للتغيرات في شدة الضوء الملتقطة في صور التلسكوب، اكتشف الباحثون أن التفسير الذي يُعطى عادة لحجم أقراص الامتصاص غير صحيح. يقول البروفيسور شلوش: "إن الضوء المنبعث من قرب الثقوب السوداء النشطة يتغير بمرور الوقت وينعكس إلينا من المادة الموجودة في محيطها". "وهكذا، ومن خلال المراقبة اليومية للتغيرات في شدة الضوء بألوان مختلفة، قمنا برسم خرائط للمناطق المركزية حول الثقب الأسود. لقد وجدنا أن الإشارات الضوئية التي تم أخذ عينات منها في الصور، والتي تعكس حجم المناطق المختلفة، لا تتأثر فقط بقرص الامتصاص، ولكن أيضًا وربما بشكل رئيسي بمنطقة الخط العريض، التي تقع بالقرب من الثقوب السوداء النشطة. وفي الواقع كشفت الدراسة أن هذه المنطقة تنشأ من القرص التراكمي ولكنها ليست متصلة بالثقب الأسود. لقد كان وجوده معروفًا منذ سنوات عديدة، لكن تأثيره على الخصائص المرصودة لقرص الامتزاز لم يتم تقييمه بشكل صحيح، مما تسبب في تحيز كبير في قياس حجمه.
تساهم هذه النتائج في تقدير أكثر دقة لحجم الأقراص التراكمية وفي فهم كيفية اكتساب الثقوب السوداء لكتلتها ونموها، مما يؤثر على تطور الكون.
الحياة نفسها:
البروفيسور دورون شيلوش، 49 عامًا، يعيش في تل أبيب، وهو عاشق للموسيقى (الكلاسيكية وأكثر)، ويعزف على البيانو، ويستمتع بالسباحة، ويحب الطبخ وتناول الطعام.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
