تكشف جاذبية انحناء الضوء عن أحد أكبر الثقوب السوداء التي تم اكتشافها على الإطلاق

اكتشف فريق من علماء الفلك واحدًا من أكبر الثقوب السوداء التي تم اكتشافها على الإطلاق ، مستفيدًا من ظاهرة تسمى عدسة الجاذبية.

استخدم الفريق ، بقيادة جامعة دورهام بالمملكة المتحدة ، عدسة الجاذبية – حيث تنحني مجرة ​​في المقدمة الضوء من جسم بعيد وتضخمه – وعمليات محاكاة الكمبيوتر العملاق في منشأة DiRAC HPC ، والتي مكنت الفريق من فحص كيفية انحناء الضوء عن كثب بواسطة ثقب أسود داخل مجرة ​​تبعد مئات الملايين من السنين الضوئية عن الأرض.

ووجدوا ثقبًا أسود هائلاً ، جسمًا تزيد كتلته عن 30 مليار مرة كتلة شمسنا ، في المجرة الأمامية ، وهو مقياس نادرًا ما يراه علماء الفلك.

هذا هو أول ثقب أسود يتم اكتشافه باستخدام هذه التقنية ، حيث يحاكي الفريق الضوء الذي ينتقل عبر الكون مئات الآلاف من المرات. تتضمن كل محاكاة ثقبًا أسودًا جماعيًا مختلفًا ، مما يغير رحلة الضوء إلى الأرض.

عندما قام الباحثون بتضمين ثقب أسود فائق الكتلة في إحدى عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، فإن المسار الذي اتخذه الضوء من المجرة البعيدة للوصول إلى الأرض يطابق المسار الذي شوهد في الصور الحقيقية التي تم التقاطها بواسطة تلسكوب هابل الفضائي.

تم نشر النتائج اليوم في المجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

قال المؤلف الرئيسي للدكتور جيمس نايتنجيل ، قسم الفيزياء بجامعة دورهام ، “هذا الثقب الأسود بالتحديد ، الذي تبلغ كتلته حوالي 30 مليار مرة كتلة شمسنا ، هو واحد من أكبر الثقب الذي تم اكتشافه على الإطلاق وعلى الحد الأعلى لمدى كبر حجمنا. نعتقد أن الثقوب السوداء يمكن أن تصبح نظريًا ، لذا فهو اكتشاف مثير للغاية “.

تحدث عدسة الجاذبية عندما يبدو أن مجال الجاذبية لمجرة في المقدمة ينحني ضوء مجرة ​​في الخلفية ، مما يعني أننا نلاحظها أكثر من مرة.

مثل العدسة الحقيقية ، يعمل هذا أيضًا على تكبير مجرة ​​الخلفية ، مما يسمح للعلماء بدراستها بتفاصيل محسّنة.

قال الدكتور نايتنجيل: “معظم الثقوب السوداء الكبيرة التي نعرفها في حالة نشطة ، حيث تسخن المادة التي يتم سحبها بالقرب من الثقب الأسود وتطلق الطاقة على شكل ضوء وأشعة سينية وإشعاعات أخرى. ”

“ومع ذلك ، فإن عدسة الجاذبية تجعل من الممكن دراسة الثقوب السوداء غير النشطة ، وهو شيء غير ممكن حاليًا في المجرات البعيدة. يمكن أن يتيح لنا هذا النهج اكتشاف العديد من الثقوب السوداء خارج كوننا المحلي ويكشف كيف تطورت هذه الأجسام الغريبة مرة أخرى في الزمن الكوني.”

تفتح الدراسة ، التي تضم أيضًا معهد ماكس بلانك الألماني ، الاحتمال المثير للإعجاب بأن علماء الفلك يمكنهم اكتشاف ثقوب سوداء غير نشطة وفائقة الكتلة مما كان يُعتقد سابقًا ، والتحقيق في كيفية نموها بهذه الضخامة.

بدأت قصة هذا الاكتشاف بالذات في عام 2004 عندما لاحظ عالم الفلك الزميل بجامعة دورهام ، البروفيسور أليستر إيدج ، قوسًا عملاقًا لعدسة جاذبية عند مراجعة صور مسح المجرات.

سريعًا إلى الأمام 19 عامًا وبمساعدة بعض الصور عالية الدقة من تلسكوب هابل التابع لناسا ومنشآت الكمبيوتر العملاق DiRAC COSMA8 في جامعة دورهام ، تمكن الدكتور نايتنجيل وفريقه من إعادة النظر في هذا واستكشافه بشكل أكبر.

يأمل الفريق أن تكون هذه هي الخطوة الأولى في تمكين استكشاف أعمق لأسرار الثقوب السوداء ، وأن التلسكوبات المستقبلية واسعة النطاق ستساعد علماء الفلك على دراسة الثقوب السوداء البعيدة لمعرفة المزيد عن حجمها وحجمها.