كيف تقيس دوران الثقب الأسود ؟

ربما اكتشف الفيزيائيون أخيرًا مدى سرعة دوران الثقب الأسود المرئي في درب التبانة ، وبذلك اقتربوا أكثر من أي وقتٍ مضى من اكتشاف كل شيء من الممكن اكتشافه عن فئة معينة من هذه الكائنات العملاقة المظلمة .

المتفرد المسمى 4U1543-4 يدور حول نجم على بعد حوالي 24,700 سنة ضوئية من الأرض. إنها واحدة من عدد قليل من الأجسام المماثلة التي وجدها العلماء في منطقتنا الفضائية ، وتزيد عن حجم شمسنا بـ 9.4 مرة كما أنها ليست ثقبًا أسود فائق الكتلة.

يعتقد معظم الفيزيائيين أن الثقوب السوداء بعد أن سحقت كل كتلتها إلى نقطة واحدة  متطابقة باستثناء ثلاثة نقاط: كتلتها وشحنتها ودورانها. وبينما يمكن نظريًا أن يكون الثقب الأسود مشحونًا بشكل إيجابي أو سلبي جدًا إذا كان مصنوعًا فقط من إلكترونات أو بروتونات ، فإن الثقوب السوداء في العالم الحقيقي – مثل جميع الأجسام الضخمة في الكون- ربما صافيها يساوي صفر، الآن يبدو أن الباحثين تمكنوا من إجراء قياس ممتاز لدوران الثقوب السوداء .

مثل أي شيء في الفضاء ، فإن المتفرد المضغوط المتخفي خلف أفق  الثقب الأسود – النقطة التي لا يمكن للضوء أن يفلت منها – يدور بحرية مع كل الزخم الذي يتم التقاطه على مدى دهور. ولكن على عكس النجوم والكواكب لا توجد طريقة لمراقبة سرعة دوران النقطة الثقيلة في الفضاء بشكل مباشر.

بدلاً من ذلك ، يعتمد الفلكيون على البروكسيات وهي الغيوم التي تدور حول المادة خارج الثقب الأسود ، والتي يتم جرها على مدى دوران المتفرد. استنادًا على تحديد مدى سرعة تحرك هذه المادة  يمكنهم تقدير الزخم الزاوي أو دوران المتفرد نفسه.

بالطبع وعلى بعد 24,700 سنة ضوئية  لا تظهر هذه السحب الغازية بوضوح. لذلك ليس لدى الفلكيين حل لمشاهدة بقعة الغبار الدائرية حول الثقب الأسود. وبدلاً من ذلك يقيسون توهج الأشعة السينية المنتجة بالقرب من الثقب حيث تتسارع دوامة الغبار والغاز المحيطة به إلى سرعات قصوى. ويكشف هذا التوهج عن مدى سرعة تحرك الغاز والغبار ، مما يوفر بدوره معلومات حول المتفرد نفسه.

أدت محاولتان سابقتان لقياس دوران 4U1543-4 إلى نتائج غير متناسقة بشكل كبير. اعتمد هذا النهج الجديد على بيانات من حدث إحراق معين ، عندما أصبحت المواد حول الثقب الأسود أكثر إشراقًا ، واستخدمت أيضًا تقنيات محسنة لحساب الدوران.

يصف علماء الفلك معدل دوران الثقب الأسود بأرقام تتراوح بين -1 و 1. الثقب الأسود الذي لا يدور على الإطلاق لديه دوران 0 أ * ، كما أن الثقوب السوداء لها سرعات دوران قصوى ، والتي تتفوق عند اقترابها من 1 أ * أو -1 أ*.

بينما يدور الثقب الأسود بشكل أسرع وأسرع ، يتقلص الأفق الخاص به أقرب وأقرب إلى المتفرد ، كما أخبر عالم الفلك في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس مارك موريس لـ Universe Today في عام 2014. لا يمكن للثقب الأسود أن يدور بسرعة كبيرة بحيث يختفي الأفق ويكشف عن المتفرد

ووجد الباحثون أن هذا الثقب الأسود لديه دوران 0.67 على الأرجح. كما أن هناك احتمالات أن يكون هذا التقدير خاطئ أي من الممكن أن تصعد عند 0.82 أو تنخفض إلى 0.59. ولكن بغض النظر- كما كتب الباحثون في ورقتهم العلمية – فإن معدل دورانها “معتدل” بالنسبة لثقب أسود من هذه الكتلة.

نُشرت الورقة التي تصف هذه النتائج في 5 مارس في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ، وهي متاحة على موقع  arXiv.

المصدر: https://www.livescience.com

ترجمة: حنين النمري

تويتر: @7aneen92

مراجعة : لبنى عبدالله آل ربيع

تويتر : @realubna