جمع العلماء رحلة مجموعة من المواد المنكوبة حيث تدور حول ثقب أسود أربع مرات ، وهي أول عملية رصد. توفر تقنيتهم طريقة جديدة لقياس كتلة الثقب الأسود. وهذا قد يتيح اختبار نظرية أينشتاين عن الجاذبية إلى درجة يعتقد البعض أنها ممكنة.
تابع فريق بقيادة الدكتور كازوشي إيواساوا في معهد علم الفلك (IoA) في كامبريدج ، إنجلترا ، مسار الغاز الساخن على مدار يوم أثناء جلده حول الثقب الأسود الهائل تقريبًا على نفس المسافة التي تدور حولها الأرض شمس. ومع تسارع الجاذبية الشديدة للثقب الأسود ، استغرق المدار حوالي ربع يوم بدلاً من عام.
يمكن للعلماء حساب كتلة الثقب الأسود عن طريق توصيل قياسات طاقة الضوء ، ومسافة بعده من الثقب الأسود ، والوقت المستغرق لتدوير الثقب الأسود - زواج النسبية العامة لأينشتاين والشيخوخة الجيدة - فيزياء كبلر.
قدم Iwasawa وزميله في IoA ، الدكتور Giovanni Miniutti ، هذه النتيجة اليوم خلال مؤتمر صحفي على شبكة الإنترنت في نيو أورلينز في اجتماع شعبة الفيزياء الفلكية عالية الطاقة في الجمعية الفلكية الأمريكية. ينضم إليهم الدكتور أندرو فابيان من IoA في مقال يظهر في العدد القادم من الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. البيانات مأخوذة من مرصد XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.
درس الفريق مجرة تسمى NGC 3516 ، على بعد حوالي 100 مليون سنة ضوئية في كوكبة Ursa Major ، موطن الدب الأكبر (أو المحراث). يعتقد أن هذه المجرة تحتوي على ثقب أسود فائق الكتلة في قلبها. يتوهج الغاز في هذه المنطقة الوسطى في الأشعة السينية حيث يتم تسخينه إلى ملايين الدرجات تحت قوة جاذبية الثقب الأسود.
التقط XMM-Newton ميزات طيفية من الضوء حول الثقب الأسود ، معروضًا على مطياف مع طفرات تشير إلى مستويات طاقة معينة ، مماثلة في المظهر للخطوط المتعرجة لرسم القلب. خلال المراقبة التي استمرت طوال اليوم ، التقطت XMM توهجًا من غاز متحمس يدور حول الثقب الأسود أثناء جلده أربع مرات. كان هذا هو الجزء الحاسم من المعلومات اللازمة لقياس كتلة الثقب الأسود.
لقد عرف العلماء بالفعل مسافة الغاز من الثقب الأسود من صفاته الطيفية. (مدى الانزياح الأحمر الثقالي ، أو استنزاف الطاقة الذي كشف عنه الخط الطيفي ، مرتبط بمدى قرب الجسم من الثقب الأسود.) مع الوقت والمسافة المدارية ، يمكن للعلماء تحديد قياس الكتلة - بين 10 ملايين و 50 مليون كتلة شمسية ، بالاتفاق مع القيم التي تم الحصول عليها بتقنيات أخرى.
في حين أن الحساب بسيط ، فإن التحليل لفهم الفترة المدارية لتوهج الأشعة السينية جديد ومعقد. اكتشف العلماء بشكل أساسي دورة متكررة أربع مرات: تعديل في شدة الضوء مصحوبًا بتذبذب في طاقة الضوء. تتناسب الطاقة والدورة التي تمت ملاحظتها مع ملف الضوء الذي ينقلب إلى الجاذبية (طاقة سرقة الجاذبية) وتحولت دوبلر (زيادة وخسارة في الطاقة عندما تتحرك المادة المدارية نحونا وبعيدًا عنا).
تشير تقنية التحليل ، لدهشة هذا الفريق العلمي ، إلى أن الجيل الحالي من مراصد الأشعة السينية يمكن أن يحقق مكاسب كبيرة في قياس كتلة الثقب الأسود ، وإن كان ذلك من خلال الملاحظات الطويلة وأنظمة الثقب الأسود مع مشاعل طويلة الأمد. بناءً على هذه المعلومات ، يمكن للبعثات المقترحة مثل Constellation-X أو XEUS أن تحقق تقدمًا أعمق في اختبار رياضيات أينشتاين في مختبر الجاذبية الشديدة.
المصدر الأصلي: النشرة الإخبارية لمعهد علم الفلك
