تكشف الأرصاد الجديدة لمجرة M87 المذهلة عن كيفية تشكل نفاثة قوية حول ثقب أسود هائل موجود بداخلها.
قبل بضع سنوات ، أحدثت صورة كعكة برتقالية متوهجة ضجة كبيرة. لأول مرة ، التقط الباحثون صورة للجوار المباشر لثقب أسود فائق الكتلة في مركز المجرة M87
تشتهر هذه المجرة بطائرة تعمل على تسريع المادة بعيدًا عن المجرة ، مدفوعة بالثقب الأسود المركزي. لم يتم بعد فهم كيفية تثبيت الطائرة بالقرب من الثقب الأسود وكيف تتدفق المادة في الطائرة تمامًا.
يقدم علماء الفلك الآن ، بمشاركة معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي ، إجابات جديدة. من خلال شبكة من التلسكوبات الراديوية تقريبًا بحجم الأرض نفسها ، يستخدمون مثال M87 لجعل المادة تتدفق في أقصى مركز مجرة مرئية لأول مرة.
من المفترض أن السطوع الهائل والنشاط في مركز مجرة مثل M87 ناتج عن سقوط مادة من المنطقة المحيطة في الثقب الأسود في مركز المجرة.
ومع ذلك ، يتم أيضًا توجيه بعض الأمور إلى خارج هذه المنطقة عبر طائرة نفاثة. في حالة المجرة M87 ، كانت هناك بالفعل صور منفصلة للقرص الداخلي للمادة حول الثقب الأسود المركزي والطائرة.
لم يكن واضحًا في السابق كيف تتشكل الطائرة ، التي تظل موازية لحواف المجرة ، بالقرب من الثقب الأسود.
الصورة التي تم الحصول عليها الآن تؤسس الاتصال لأول مرة. يقول توماس كريشباوم من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي: "نرى كيف تخرج الطائرة النفاثة من الحلقة حول الثقب الأسود ونكتسب رؤى جديدة في العمليات الفيزيائية التي تؤدي إلى نشوء النفاثة".
تلسكوب عملاق يقوم بعمل مفصل
حصل فريق البحث الدولي على الصورة من خلال مراقبة ضوء الراديو بطول موجة يبلغ 3,5 ملم. يسمح هذا بمشاهدة غير محجوبة تقريبًا لتدفقات المادة الساطعة الراديوية التي تحيط بالثقب الأسود المركزي ، والتي تغذي الطائرة النفاثة.
عند النظر إليها من الأرض ، تظهر هذه المنطقة الداخلية بحجم كشاف ضوء حفلة موسيقية على القمر ، وهو ما يقابل قطرًا زاويًا يبلغ 64 ميكرو ثانية قوسية. على مسافة حوالي 55 مليون سنة ضوئية من المجرة ، هذا يعادل بضعة أضعاف قطر نظامنا الشمسي.
من أجل حل هذه الهياكل ، التي تكون صغيرة عند رؤيتها من الأرض ، يستخدم الباحثون مجموعة من العديد من التلسكوبات الراديوية. كلما كانت الشبكة أكبر وكلما كانت التلسكوبات الفردية متباعدة ، كلما كانت الهياكل التي يمكن تصويرها أصغر.
يحدد الطول الموجي الذي يتم ضبط مستقبلات الراديو عليه الصورة أيضًا. كلما كان الطول الموجي أقصر ، كانت الهياكل التي يمكن تصويرها أدق.
المكون المركزي للشبكة هو Global Millimeter VLBI Array (GMVA) ، الذي يمتد أوروبا وأمريكا الشمالية والجنوبية بأكثر من عشرة تلسكوبات فردية. لتحسين جودة التصوير ، أضاف الفريق أيضًا مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / ما دون المليمترات (ألما) وتلسكوب جرينلاند.
فقط من خلال الترتيب الخاص للتلسكوبات واختيار الطول الموجي البالغ 3,5،XNUMX ملم ، تمكن العلماء من تصوير المحرك المركزي للمجرة وكيف تتدفق المادة في الثقب الأسود وتتسارع للخارج في طائرة نفاثة.
لاحظوا نواة المجرة في أبريل 2018 واستغرقوا سنوات لتفسير البيانات وإعادة بناء الصورة.
يقول إدواردو روس ، العالم في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي: "تعد الصورة المذهلة للطائرة والحلقة في M87 معلمًا هامًا وتتوج سنوات من الجهد التعاوني".
تتميز صورة نواة M87 ، التي نجح علماء الفلك في الحصول عليها قبل بضع سنوات بتكوين تلسكوب مختلف ، وهو Event Horizon Telescope بطول موجة يبلغ 1,3،XNUMX ملم ، بعامل تكبير أقوى. يُظهر المادة بشكل أساسي في حلقة ضيقة نسبيًا في المنطقة المجاورة مباشرة للثقب الأسود. هذه الصورة الشبيهة بالدونات تميز الثقب الأسود نفسه لأول مرة.
تتبع حدود الفيزياء
بالنسبة إلى J. Anton Zensus ، مدير معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي ، تُظهر هذه النجاحات أن سنوات التطوير والتوسع المستمر لتكنولوجيا شبكات التلسكوبات الراديوية العالمية قد آتت أكلها. لكن لم يتم الوصول إلى حدود تقنية المراقبة عالية الدقة هذه بعد.
يجب أن تمكن المستقبلات الراديوية الجديدة والأكثر حساسية لتلسكوب GMVA الفلكيين من إجراء مزيد من القياسات التفصيلية. بالإضافة إلى شدة الضوء التي تم تصويرها هنا ، يمكن أيضًا استخلاص خصائص أخرى لضوء الراديو.
الاستقطاب ، على سبيل المثال ، يحاكي بنية وقوة المجال المغناطيسي الأساسي الذي يحيط بالثقب الأسود ويشكل النفاثة. تتحرك المادة المرئية عبر انبعاثها الراديوي في الصورة المعروضة على طول خطوط المجال المغناطيسي غير المرئية.
هذه وغيرها من تقنيات القياس تجعل من الممكن دراسة العمليات الفيزيائية في الجوار المباشر لثقب أسود ، أثقل بمليار مرة من الشمس ، مما يجسد حدود الفيزياء.
مجرة M87: حقائق أساسية
- تُعرف مجرة M87 أيضًا باسم Virgo A أو Messier 87. وهي الجسم رقم 87 الذي تم فهرسته بواسطة عالم الفلك الفرنسي Charles Messier.
- تقع في كوكبة العذراء وهي جزء من مجموعة المجرات العذراء. يبعد حوالي 53.5 مليون سنة ضوئية عن الأرض.
- مجرة M87 هي واحدة من أكبر المجرات في الكون القريب. يبلغ قطرها حوالي 120,000 سنة ضوئية ، مما يجعلها أكبر بكثير من مجرتنا درب التبانة.
- تشتهر M87 باحتوائها على أحد أضخم الثقوب السوداء المعروفة لعلماء الفلك. تبلغ كتلة الثقب الأسود في مركزه حوالي 6.5 مليار ضعف كتلة شمسنا ، وهو محاط بقرص دوار من الغاز الساخن والبلازما.
- تتميز هذه المجرة أيضًا بنفث بارز من الجسيمات عالية الطاقة المنبثقة من ثقبها الأسود المركزي. تمتد الطائرة النفاثة لأكثر من 5,000 سنة ضوئية وتنبعث منها إشعاع عبر أطوال موجية مختلفة ، بما في ذلك موجات الراديو والضوء المرئي والأشعة السينية.
- تم تصنيف M87 على أنها مجرة إهليلجية ، مما يعني أنها ذات شكل إهليلجي أو يشبه كرة القدم. إنه يفتقر إلى الأذرع الحلزونية المميزة التي تظهر في المجرات الحلزونية مثل درب التبانة.
- إنها واحدة من ألمع المجرات في عنقود العذراء. يبلغ حجمه المرئي حوالي 9.6 ، مما يجعله مرئيًا بالمنظار أو التلسكوبات الصغيرة في ظل ظروف مواتية.
- مثل المجرات الأخرى ، يُعتقد أن M87 محاطة بهالة من المادة المظلمة ، وهي مادة غامضة لا تنبعث أو تتفاعل مع الضوء ولكنها تمارس تأثير الجاذبية.
- تفاعلت M87 مع مجرات أخرى في عنقود العذراء ، مما أدى إلى تكوين ذيول المد والجزر والتشوهات في مناطقها الخارجية.
- تمت دراسة M87 على نطاق واسع بواسطة تلسكوب هابل الفضائي ، مما وفر صورًا وبيانات مفصلة عن هيكلها ونفاثها وثقبها الأسود.
المصدر MPG
