يصور انطباع هذا الفنان ثقبًا أسود فائق الكتلة يدور بسرعة محاطة بقرص تراكمي. يتكون هذا القرص الرقيق المكون من مادة دوارة من بقايا نجم شبيه بالشمس تمزق بفعل قوى المد للثقب الأسود. تم تسمية الثقب الأسود ، مما يدل على تشريح هذا الكائن الرائع. الائتمان: ESO
يستخدم العلماء في جامعة جوته فرانكفورت ومؤسسة Event Horizon Telescope Collaboration البيانات التي أنتجت الصورة الأولى من ثقب أسود لتقييد خصائصه الأساسية.
قام علماء الفيزياء النظرية بجامعة جوته في فرانكفورت بتحليل البيانات من الثقب الأسود M87 * كجزء من تعاون Event Horizon Telescope (EHT) لاختبار نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين. وفقًا للاختبارات ، فإن حجم الظل من M87 * في توافق ممتاز كونه من ثقب أسود في النسبية العامة ، لكنه يضع قيودًا على خصائص الثقوب السوداء في النظريات الأخرى. في عام 2019 ، نشر تعاون EHT أول صورة لثقب أسود يقع في وسط المجرة M87.
كما أشار عالم الفلك الألماني كارل شوارزشيلد لأول مرة ، فإن الثقوب السوداء تنحني الزمكان إلى درجة قصوى بسبب تركيز كتلتها غير العادي ، وتسخن المادة في جوارها بحيث تبدأ في التوهج. أظهر الفيزيائي النيوزيلندي روي كير أن الدوران يمكن أن يغير حجم الثقب الأسود وهندسة محيطه. تُعرف “حافة” الثقب الأسود بأفق الحدث ، وهي الحدود حول تركيز الكتلة التي لا يمكن للضوء والمادة بعدها الهروب منها والتي تجعل الثقب الأسود “أسودًا”. تتنبأ النظرية بأن الثقوب السوداء يمكن وصفها من خلال عدد قليل من الخصائص: الكتلة والدوران ومجموعة متنوعة من الشحنات المحتملة.
تلقي كل هذه الثقوب السوداء بظلال داكنة يمكن تمييزها عن بعضها البعض في الحجم ، ولكن فقط تلك التي تقع في النطاق الرمادي تتوافق مع قياسات EHT لعام 2017 لـ M87 * ، وفي هذه الصورة ، يتم تمثيل الظلال باللون الأحمر في الأسفل أصغر من أن يكون نموذجًا قابلاً للتطبيق لـ M87 *. الائتمان: براشانت كوتشرلاكوتا ، لوسيانو ريزولا (جامعة جوته فرانكفورت و EHT Collaboration / Fiks Film 2021)
بالإضافة إلى الثقوب السوداء التي تنبأت بها نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، يمكن للمرء أن يعتبر تلك من نماذج مستوحاة من نظريات الأوتار ، والتي تصف المادة وجميع الجسيمات على أنها أنماط من أوتار متذبذبة صغيرة. تتنبأ نظريات الثقوب السوداء المستوحاة من الأوتار بوجود مجال إضافي في وصف الفيزياء الأساسية ، مما يؤدي إلى تعديلات ملحوظة في أحجام الثقوب السوداء وكذلك في الانحناء في جوارها.
قام الفيزيائيان الدكتور براشانت كوتشرلاكوتا والبروفيسور لوتشيانو ريزولا من معهد الفيزياء النظرية بجامعة جوته في فرانكفورت بالتحقيق لأول مرة في كيفية تطابق النظريات المختلفة مع بيانات الرصد الخاصة بالثقب الأسود M87 * في مركز المجرة ميسيه 87 كانت صورة M87 * ، التي التقطتها في عام 2019 بالتعاون الدولي Event Horizon Telescope (EHT) ، أول دليل تجريبي على الوجود الفعلي للثقوب السوداء بعد قياس موجات الجاذبية في عام 2015.
https://www.youtube.com/watch؟v=Xf8He6Z1eQU
نتيجة هذه التحقيقات: البيانات من M87 * في اتفاق ممتاز مع النظريات المستندة إلى أينشتاين وإلى حد ما مع النظريات القائمة على السلسلة. يوضح الدكتور براشانت كوتشرلاكوتا: “من خلال البيانات المسجلة بواسطة تعاون EHT ، يمكننا الآن اختبار نظريات مختلفة للفيزياء باستخدام صور الثقب الأسود. حاليًا ، لا يمكننا رفض هذه النظريات عند وصف حجم الظل لـ M87 * ، لكن حساباتنا تقيد نطاق صلاحية نماذج الثقب الأسود هذه. “
يقول البروفيسور لوتشيانو ريزولا: “إن فكرة الثقوب السوداء بالنسبة لنا نحن علماء الفيزياء النظرية هي في نفس الوقت مصدر قلق وإلهام. بينما ما زلنا نكافح مع بعض عواقب الثقوب السوداء – مثل أفق الحدث أو التفرد – يبدو أننا دائمًا حريصون على إيجاد حلول جديدة للثقوب السوداء في نظريات أخرى أيضًا. لذلك من المهم جدًا الحصول على نتائج مثل نتائجنا ، والتي تحدد ما هو معقول وما هو غير مقبول. كانت هذه خطوة أولى مهمة وسيتم تحسين قيودنا مع إجراء ملاحظات جديدة “.
في تعاون Event Horizon Telescope ، ترتبط التلسكوبات من جميع أنحاء العالم ببعضها البعض لتشكيل تلسكوب عملاق افتراضي مع طبق بحجم الأرض نفسها. بفضل دقة هذا التلسكوب ، يمكن قراءة صحيفة في نيويورك من مقهى في الشارع في برلين.
المرجع: “القيود المفروضة على شحنات الثقوب السوداء باستخدام ملاحظات EHT لعام 2017 لـ M87 *” بقلم براشانت كوتشرلاكوتا وآخرون. (EHT Collaboration) ، 20 مايو 2021 ، مراجعة البدنية د.
DOI: 10.1103 / PhysRevD.103.104047
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
