قد لا يتمكن الضوء من الهروب من الثقب الأسود ، ولكن الآن تمكنت معلومات كافية من الهروب من براثن ثقب أسود واحد تمكن الفلكيون ، لأول مرة ، من تقديم وصف كامل له. قام فريق من علماء الفلك من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) وجامعة ولاية سان دييغو بأخذ القياسات الأكثر دقة على الإطلاق لنظام الأشعة السينية الثنائي Cygnus X-1 ، مما سمح لهم بكشف الألغاز الطويلة للثقب الأسود و لتعيد تاريخها منذ ولادتها قبل حوالي ستة ملايين سنة.
تم العثور على Cygnus X-1 ، الذي يتكون من ثقب أسود يرسم مواد من نجمه الأزرق الضخم الضخم ، الذي يصدر أشعة سينية قوية قبل نصف قرن تقريبًا. منذ اكتشافه في عام 1964 ، تم فحص مصدر الأشعة السينية المجرة هذا بشكل مكثف حيث حاول علماء الفلك الحصول على معلومات حول كتلته ولفه. ولكن بدون قياس دقيق لبُعدها عن الأرض ، الذي يُقدَّر أنها تتراوح بين 5،800 و 7،800 سنة ضوئية ، يمكننا أن نتخيل فقط الأسرار التي كان Cygnus X-1 يؤويها.
قاد عالم الفلك مارك ريد من CfA فريقه للحصول على القياس الأكثر دقة للمسافة إلى Cygnus X-1 بمساعدة مصفوفة خط الأساس الطويلة جدًا (VLBA) من مؤسسة العلوم الوطنية ، وهي عبارة عن نظام تلسكوب لاسلكي على مستوى القارة. أقفل الفريق قياسًا مثلثيًا مباشرًا قدره 6،070 سنة ضوئية.
يقول ريد ، وهو مؤلف مشارك لثلاث أوراق بحثية عن Cygnus X-1 ، نُشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters: "نظرًا لعدم وجود معلومات أخرى يمكنها الهروب من الثقب الأسود ، فإن معرفة كتلتها وشحنها وشحنها الكهربائي يعطي وصفًا كاملاً لها". (متوفر هنا ، هنا ، وهنا). "شحنة هذا الثقب الأسود تساوي الصفر تقريبًا ، لذا فإن قياس كتلته ودوره يجعل وصفنا كاملاً."
باستخدام قياس المسافة الدقيق الجديد إلى جانب مرصد شاندرا للأشعة السينية ، ومستكشف توقيت روسي للأشعة السينية ، والساتل المتقدم لعلم الكونيات والفيزياء الفلكية ، وملاحظات الضوء المرئي التي تم إجراؤها على مدى أكثر من عقدين ، قام الفريق بتجميع "لا شعر" "نظرية - الوصف الكامل الذي يتحدث عنه ريد - من خلال الكشف عن كتلة ضخمة تقارب 15 كتلة شمسية وسرعة دوران توربو 800 دورة في الثانية. يقول جيري أوروسز من جامعة ولاية سان دييغو ، وهو أيضًا مؤلف الورقة مع ريد وليجون جو من وكالة CfA: "نحن نعلم الآن أن Cygnus X-1 هو واحد من أكبر الثقوب السوداء النجمية في درب التبانة". "إنها تدور بسرعة مثل أي ثقب أسود شاهدناه على الإطلاق."
كمكافأة إضافية ، فإن الملاحظات التي استخدمت VLBA في عامي 2009 و 2010 قد قيست أيضًا حركة Cygnus X-1 عبر المجرة مما أدى إلى استنتاج العلماء أنه بطيء للغاية لدرجة أنه تم إنتاجه بواسطة انفجار مستعر أعظم وبدون دليل على يعتقد علماء الفلك أنها "ركلة" كبيرة عند الولادة قد تكون ناجمة عن الانهيار المظلم لنجم سلف بكتلة أكبر من كتلة الشمس بنحو 100 مرة والتي ضاعت في رياح نجمية قوية. يقول ريد: "هناك اقتراحات بأن هذا الثقب الأسود كان يمكن أن يتشكل بدون انفجار مستعر أعظم ونتائجنا تدعم تلك الاقتراحات".
يبدو أنه باستخدام هذه القياسات ، كان على البروفيسور ستيفن هوكينج أن يأكل كلماته الخاصة حقًا بعد أن وضع رهانًا مع زميله في الفيزياء الفلكية كيب ثورن ، أستاذ الفيزياء النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، والذي لم يتضمنه Cygnus X-1 ثقب أسود.
"لمدة أربعين عامًا ، كان Cygnus X-1 المثال الأيقوني للثقب الأسود. ومع ذلك ، على الرغم من امتياز هوكينج ، لم أكن مقتنعًا تمامًا أبدًا أنه يحتوي بالفعل على ثقب أسود - حتى الآن "، كما يقول ثورن. "توفر البيانات والنمذجة في هذه الأوراق الثلاثة في النهاية وصفا نهائيا تماما لهذا النظام الثنائي."
المصادر: CfA
