ال تلسكوب هابل الفضائي هو مثل الكلب القديم الذي يعلم الحيل الجديدة للمجتمع الفلكي باستمرار. على مدار ما يقرب من ثلاثين عامًا من التشغيل ، كشفت عن بيانات حيوية حول توسع الكون ، عصره ، درب التبانة ، الثقوب السوداء الهائلة (SMBHs) ، أنظمة النجوم والكواكب الخارجية الأخرى ، وكواكب النظام الشمسي .
في الآونة الأخيرة ، اكتشف فريق دولي من الباحثين الذين يستخدمون هابل اكتشافًا لم يكن رائعًا فحسب ولكنه غير متوقع تمامًا. في قلب المجرة اللولبية NGC 3147 ، اكتشفوا قرصًا رقيقًا دواميًا من الغاز قريبًا بشكل غير مستقر من ثقب خلفي يبلغ حوالي 250 مليون كتلة شمسية. كان الاكتشاف مفاجأة كاملة لأن الثقب الأسود كان صغيرًا جدًا بحيث لا يوجد مثل هذا الهيكل حوله.
تقع NGC 3147 على بعد حوالي 130 مليون سنة ضوئية من الأرض ، وهي مجرة حلزونية مع SMBH صغير نسبيًا في جوهرها. الاشياء
كما ستيفانو بيانكي - باحث من جامعة
"هذه نظرة خاطفة مثيرة للفضول على قرص قريب جدًا من ثقب أسود ، قريب جدًا لدرجة أن السرعات وقوة الجذب الثقالي تؤثر على كيفية ظهور فوتونات الضوء. لا يمكننا فهم البيانات إلا إذا أدرجنا نظريات النسبية ".
في المجرات الأصغر مثل NGC 3147 ، ليس من المفترض أن يكون هناك ما يكفي من المواد الملتقطة بالجاذبية لإطعام SMBHs بانتظام - مما يجعلها بشكل فعال "ثقوب سوداء سيئة سوء التغذية". على هذا النحو ، من المرجح أن تتضخم الكمية الصغيرة من المواد المتعفنة التي تستهلكها وتشكل حيدًا على شكل كعكة ، بدلاً من التسطيح إلى قرص رفيع.
لذلك كان من المدهش أن نرى قرصًا يحيط بالثقب الأسود في NGC 3147 يشبه الأقراص الأكثر قوة الموجودة حول SMBHs الأكبر حجمًا في مركز المجرات النشطة للغاية. كما أوضح آري لور من معهد التخنيون الإسرائيلي للتكنولوجيا:
"اعتقدنا أن هذا هو أفضل مرشح لتأكيد أنه بعد بعض اللمعان ، لم يعد قرص التراكم موجودًا. ما رأيناه كان شيئًا غير متوقع تمامًا. وجدنا غازًا في ميزات إنتاج الحركة يمكننا تفسيرها فقط على أنها تنتج بواسطة مادة تدور في قرص رفيع قريب جدًا من الثقب الأسود ".
كانت هذه الملاحظات مفاجئة بشكل خاص لأن فريق البحث اختار في البداية NGC 3147 للتحقق من صحة النماذج المقبولة للمجرات. تتنبأ هذه النماذج بأن أقراص التنامي تتكون عندما يُحاصر الغاز بواسطة سحب جاذبية SMBHs. عندما تكتسب الأقراص السرعة من سرعة دوران الثقب الأسود ، تبدأ في إطلاق ضوء شديد ، مما ينتج طاقة نووية ساطعة تعرف باسم الكوازار.
ومع ذلك ، بمجرد سحب مادة أقل إلى القرص ، يبدأ في الانهيار ويصبح أكثر خفوتًا. عندما نظر الفريق إلى NGC 3147 ، كانوا يتوقعون رؤية مجرة نشطة ذات لمعان أقل مع ثقب أسود يعاني من سوء التغذية. كما أوضح بيانكي:
"نوع القرص الذي نراه هو كوازار صغير الحجم لم نتوقع وجوده. إنه نفس نوع القرص الذي نراه في كائنات أكثر سطوعًا بمقدار 1000 أو حتى 100000 مرة. من الواضح أن تنبؤات النماذج الحالية لديناميكيات الغاز في المجرات النشطة الباهتة فشلت ".
كما لوحظ ، لأن القرص مغروس بعمق في مجال الجاذبية الشديدة للثقب الأسود ، يتم تعديل الضوء من قرص الغاز وفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين. تصف هذه النظرية كيف يتم تغيير انحناء الزمكان في وجود مجال الجاذبية ، والذي يمكن أن يؤثر حتى على سلوك الضوء (الذي توصفه نظرية آينشتاين للنسبية الخاصة).
بناءً على ملاحظاتهم باستخدام مطياف التصوير التلسكوبي الفضائي هابل (STIS) ، قرر الفريق أن المادة الموجودة في القرص تتحرك بسرعة تزيد عن 10٪ من سرعة الضوء. في هذه السرعات القصوى ، بدت المادة الموجودة في القرص أكثر إشراقًا أثناء انتقالها نحو الأرض على جانب واحد وخافتة عندما كانت تنطلق بسرعة على الجانب الآخر (وهو تأثير يُعرف باسم الحزمة النسبية).
أوضحت ملاحظات هابل أيضًا أن الغاز مغروس جدًا في بئر الجاذبية في الثقب الأسود بحيث يتم تمديد طول موجة الضوء ، مما يجعله يبدو أكثر احمرارًا. بفضل دقة STIS الحادة ، تمكن الفريق من عزل الضوء الخافت القادم من منطقة الثقب الأسود وحجب الضوء الملوث. كما قال شيابيرج:
"بدون هابل ، ما كنا لنتمكن من رؤية هذا لأن منطقة الثقب الأسود ذات لمعان منخفض. تتفوق لمعان النجوم في المجرة على أي شيء في النواة. لذا إذا راقبتها من الأرض ، ستهيمن على سطوع النجوم ، مما يغرق الانبعاث الضعيف من النواة. "
يأمل الفريق في البناء على هذا الاكتشاف الأخير باستخدام هابل للبحث عن أقراص مضغوطة مماثلة حول ثقوب سوداء منخفضة اللمعان. إذا نجحت ، فإن الاكتشافات الناتجة ستزود الفلكيين بفرص إضافية لعرض النسبية في العمل.
الدراسة التي تصف ملاحظات الفريق ظهرت مؤخرا في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
