الفلك

هل توجد بيانات مجمعة حول اتجاه دوران الثقوب السوداء واتجاه المجال المغناطيسي؟

هل توجد بيانات مجمعة حول اتجاه دوران الثقوب السوداء واتجاه المجال المغناطيسي؟

هل هناك علاقة بين اتجاه دوران الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية والعزم المغناطيسي ثنائي القطب لـ BH أو النجوم النيوترونية؟ راجع للشغل ، هل هناك اتجاهات مختلفة لهاتين المعلمتين للشمس؟

يحرر

أريد أن أتأكد من وجود أو عدم وجود اتجاه للدوران (يمكن التعبير عنه بسهم على محور الدوران) واتجاه المجال المغناطيسي (معبراً عنه بسهم من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي (كلا السهمين هي اصطلاحات بسيطة)) موازية فقط. لست متأكدًا من أن اتجاه المجال المغناطيسي يمكن ملاحظته على الإطلاق. وربما يكون تعليق زيباداوا تيمي حول النجوم النابضة امتدادًا جيدًا لسؤالي حول BH والنجوم النيوترونية والشمس.


بالنسبة للنجوم النابضة ، العلاقة معقدة. يميل المجال المغناطيسي إلى "التجمد في مكانه" بعد انهيار النجم ، لكنني متأكد من وجود جميع أنواع آليات الاضطراب التي قد تغير اتجاهها الأولي.

بالنسبة إلى الثقوب السوداء (الثقب الأسود المتري Kerr-Newman ، الثقب الأسود الدوار والمشحون) ، فإن العلاقة بسيطة للغاية: يتطابق دائمًا محور دوران BH ومحور تناظر مجالها المغناطيسي.

https://ar.wikipedia.org/wiki/Kerr٪E2٪80٪93Newman_metric#Some_aspects_of_the_solution

هناك تبرير بسيط وبديهي ، وإن لم يكن صارمًا. إذا لم يتم محاذاة المجال المغناطيسي مع الدوران ، فإن BH يبدو أنه "يومض". لكن BH لا يمكن أن "تومض" ، ولا يمكنها إرسال أي إشارات إلى الكون الخارجي. لذلك ، يجب أن يتطابق محور المجال المغناطيسي مع محور الدوران الخاص به.


الثقوب السوداء الدوارة ، أقوى مولدات الطاقة في الكون

كانت أهم صورة علمية لعام 2019 في المجال الفلكي هي بلا شك ظل 6.5 مليار-ثقب أسود ذو كتلة شمسية في مركز المجرة الإهليلجية مسييه 87، تم نشره في 10 أبريل من قبل Event Horizon Telescope (EHT) تعاون. لإنتاج تلك الصورة ، استنادًا إلى الملاحظات التي تم إجراؤها في عام 2017 بواسطة شبكة من ثمانية تلسكوبات راديو منتشرة عبر عدة قارات ، استغرق الأمر عامين من العمل وتعاون فريق مكون من أكثر من 200 عالم من معاهد البحوث الرائدة في العالم.

هذه الصورة جعلت الحقيقة أن الثقوب السوداء يخرج لا جدال فيه ، لذلك نحن نعلم الآن على وجه اليقين أنها ليست تجريدات نظرية من صنع الفيزيائيين. لقد أثبت أيضًا أنهم يتصرفون تمامًا مثل آينشتاين النسبية العامة تملي. كانت الحلقة الضبابية للضوء التي لاحظتها EHT بالضبط تأثيرًا نسبيًا ناتجًا عن الضوء المحاصر في مدارات غير مستقرة حول ثقب أسود كير ، أي ثقب أسود دوار. في الواقع ، فإن الوحش المختبئ في وسط M87 هو ثقب أسود فائق الكتلة ، والذي يسحب الزمكان حول نفسه بالدوران. حتى الضوء يضطر إلى ثني مساره داخل مجال الجاذبية القوي.

من خلال تحليل الصور التي تم الحصول عليها في أبريل 2017 ، تمكن العلماء من تعاون EHT من استخراج معلومات قيمة حول الثقب الأسود M87 & # x27s. وجدوا تأكيدًا للتقديرات السابقة لكتلته ، وحسابوا حجم ظلها ، زاوية الميل التي نلاحظها من الأرض ، وفهموا أنها ثقب أسود دوار ، واستنتجوا إحساسها بالدوران (يدور) في اتجاه عقارب الساعة فيما يتعلق بمراقب الأرض).

لكن الفوتونات من M87 التي تم جمعها قبل عامين ونصف بواسطة تلسكوبات راديو EHT لا تزال تحتوي على مزيد من المعلومات ، فقط في انتظار الكشف عنها تمكن عالمان إيطاليان ، فابريزيو تامبوريني وماسيمو ديلا فالي ، بالتعاون مع السويدي Bo Thidé ، من تسليط الضوء على هذه المعلومات. تم نشر نتائج أعمالهم في 28 نوفمبر 2019 ، في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

استخدم المؤلفون الثلاثة تقنية موصوفة في دراسة سابقة نُشرت في عام 2011 بتاريخ فيزياء الطبيعة. في هذا المقال ، الذي شارك فيه تامبوريني وثيدي أيضًا ، تم توضيح أن الثقوب السوداء كير تشوه الزمكان في محيطها من خلال دورانها ، مما يخلق تأثيرًا جرًا بخصائص مدروسة جيدًا ، ما يسمى بتأثير لينس ثيرينج. كل شيء يتم سحبه بواسطة ثقب أسود دوار يتم وضعه في حالة دوران ، بما في ذلك الضوء الذي يخضع له تغيرات المرحلة. ضوء التقلبات، إذا جاز التعبير ، على نفسها. يمكن للتلسكوبات القوية بما فيه الكفاية ، إذا كانت مجهزة بأجهزة كشف مناسبة ، أن تسجل أثر الثقب الأسود الدوار على الضوء. بعد ذلك ، وبفضل تقنيات التحليل المتطورة ، يمكن لعلماء الفلك استنباط بعض الخصائص الأساسية للثقب الأسود بدءًا من الطريقة التي يلتف بها الضوء. هذا ، أولاً وقبل كل شيء ، يمكنهم فهم ما إذا كانوا يتعاملون مع ثقب أسود دوار أو ثقب أسود ثابت.

طبق Tamburini و Thidé و Della Valle هذه التقنية على صور حلقة الفوتون حول الثقب الأسود لـ M87 والتي نشرتها EHT. كما أوضح المؤلفون الثلاثة في مقالتهم الأخيرة ، يحمل الإشعاع الكهرومغناطيسي قدرًا كبيرًا من المعلومات. يتم ترميز هذه المعلومات في المجال الكهرومغناطيسي في 10 كميات قابلة للقياس ، والتي يتم حفظها في الرحلة الطويلة لأكثر من 55 مليونا سنوات ضوئية ناتجة عن الإشعاع المنبعث حول الثقب الأسود في M87 للوصول إلى الأرض.

ركز تامبوريني والمتعاونون انتباههم على الكميات التي تحدد الزخم الزاوي من الموجة الضوئية:

مجموع الزخم الزاوي ييتألف من كميتين لا يمكن فصلهما بشكل عام: (1) الزخم الزاوي المغزلي س، المرتبط بطائرة الفوتون ، أي استقطاب الموجة ، و (2) الزخم الزاوي المداري إل، المرتبطة بعمل عزم الدوران والدوامة الكهرومغناطيسية. تُعرف الموجات الكهرومغناطيسية التي تحمل الزخم الزاوي المداري أيضًا باسم "الموجات الملتوية".

ال المداري يعتمد الزخم الزاوي للضوء القادم من حلقة الفوتون التي لاحظتها EHT على عاملين فقط: 1) الزخم الزاوي من الثقب الأسود في مركز M87 ، و 2) ميل محور دورانه بالنسبة للمراقب الأرضي. لذلك ، إذا كان من الممكن استخلاص الزخم الزاوي المداري للضوء المنبعث بالقرب من الثقب الأسود من الصور التي تنتجها EHT ، يصبح من الممكن قياس ميل وسرعة وإحساس دوران 6.5 مليار من الطاقة الشمسية- الكتلة العملاقة التي تهيمن على قلب المجرة الإهليلجية العملاقة M87.

باستخدام تقنيات تستند إلى ما يسمى بالتقريب المحوري ، تمكن تامبوريني وزملاؤه من فصل الزخم الزاوي المداري للضوء من الزخم الزاوي الدوراني في صور الحلقة الفوتونية للثقب الأسود في M87. سمحت المعلومات المخزنة في الزخم الزاوي المداري لهم باستنتاج أن الثقب الأسود الهائل في مركز M87 هو ثقب أسود كير، أي ثقب أسود دوار [1]. ثم قاموا بتحديد ميل محور الدوران الخاص به ، والذي يساوي 17° ± 2°، والشعور بالتناوب ، مما يؤكد أنه يدور في اتجاه عقارب الساعة من وجهة نظرنا ، كما توقع فريق تعاون EHT.

لكن الميزة الأكثر إثارة للإعجاب التي ظهرت من الحسابات التي أجراها المؤلفون الثلاثة هي قيمة معامل الدوران: أ = 0.90 ± 0.10. يمكن أن تتأرجح هذه القيمة بين 0 و 1. تشير القيمة 0.90 إلى أن الثقب الأسود في M87 يدور بطريقة سريعة للغاية. نظرًا لكتلته الهائلة ، فهذا يعني أنه يتم تخزين كمية هائلة بنفس القدر من الطاقة أثناء دورانه ، وهو ما لم يتردد تامبوريني وزملاؤه في حسابه:

تشير هذه الكمية الهائلة من الطاقة المحبوسة في دوران الثقب الأسود إلى طاقة دورانية تبلغ حوالي 10 erg، مقارنة بالطاقة المنبعثة من ألمع النجوم الزائفة على مدى مليارات السنين من المقاييس الزمنية.

فقط للمقارنة ، تشع الشمس 3.8 × 10 erg في الثانية. الطاقة الدورانية الموجودة في الثقب الأسود لـ M87 هي 31 أوامر من حيث الحجم أكبر! حتى أ سوبرنوفا الانفجار ، حيث تكون الطاقة الحركية للكتلة المقذوفة عادةً في حدود 10 ergs، تتضاءل مقارنة بالطاقة المحبوسة في الثقب الأسود الدوار لـ M87.

يتم استخدام هذا الاحتياطي الهائل من الطاقة ، جزئيًا على الأقل ، لتزويد الطاقة بالوقود نفاثة نسبية التي تنشأ من مركز المجرة الإهليلجية العملاقة والتي تمتد لحوالي كيلومترين فرسخ ، أي لشيء مثل 6500 سنة ضوئية. يتكون التدفق النفاث من بلازما من الجسيمات المشحونة التي تطلق للخارج بسرعة تقترب من سرعة الضوء. وفقًا للحسابات التي قدمها علماء تعاون EHT ، فإن الطاقة الموجودة في الطائرة بين 10⁴² و 10 erg في الثانية.

تسمى الآلية التي يتم من خلالها استخلاص الطاقة الدورانية من ثقب أسود كير عملية بلاندفورد-زناجيك. إنه يعمل تقريبًا مثل هذا. هناك منطقة حول ثقب أسود دوار تسمى إرغوسفير، حيث يؤدي سحب الإطار بسبب دوران الثقب الأسود إلى لف كل شيء ، بما في ذلك المجالات المغناطيسية القوية التي تنشأ على قرص التراكم الذي يدور وراء أفق الحدث. يولد دوران المجالات المغناطيسية تيارات كهربائية تجد موصلًا هائلاً في بلازما التي تسود ergosphere. يتم إنشاء اختلافات كبيرة في الجهد بين خط الاستواء وأقطاب ergosphere ، والتي يمكن أن تصل 10 ²⁰ فولت. نتيجة لذلك ، يتم تسريع البلازما التي تعبرها هذه التيارات إلى سرعات نسبية.

الثقب الأسود الدوار مثل ذلك الموجود في وسط M87 هو في الأساس ثقب أسود هائل ولا ينضب تقريبًا مولد الطاقة، حيث يزيل العمل المشترك للحقول المغناطيسية والكهربائية الدوارة الزخم الزاوي من الثقب الأسود ، وينقل طاقته إلى الخارج في شكل طاقة حركية وحرارة وضوء.


الثقوب السوداء الهائلة التي تدور للخلف تخلق شعاع الموت؟

[/شرح]
لماذا تخلق بعض الثقوب السوداء الهائلة في نوى المجرة النشطة نفاثات متتالية يمكنها تبخير أنظمة شمسية بأكملها ، في حين أن البعض الآخر ليس لديه نفاثات على الإطلاق؟

يعتقد دان إيفانز ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد MIT Kavli للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء (MKI) أنه يعرف سبب ذلك لأن الثقوب السوداء الهائلة المنتجة للطائرات النفاثة تدور إلى الوراء ، مقارنة بأقراص تراكمها.

صورة راديو لـ DRAGN نموذجية ، تُظهر السمات الرئيسية (مصدر الصورة: C. L. Carilli)
على مدار عامين ، كان إيفانز يقارن عشرات المجرات التي تستضيف ثقوبها السوداء نفاثات قوية (تُعرف هذه المجرات باسم نوى المجرات النشطة عالية الصوت ، أو AGN ، وغالبًا ما تكون DRAGNs - مصدر راديو مزدوج مرتبط بنواة المجرة) بتلك المجرات ذات الثقوب السوداء الهائلة التي لا تخرج نفثات. جميع الثقوب السوداء & # 8211 تلك التي تحتوي على نفاثات وبدونها & # 8211 تتميز بأقراص تراكمية ، حيث تدور كتل الغبار والغاز خارج أفق الحدث مباشرةً. من خلال فحص الضوء المنعكس في قرص التراكم لثقب أسود AGN ، استنتج أن النفاثات قد تتشكل مباشرة خارج الثقوب السوداء التي لها دوران رجعي & # 8211 أو تدور في الاتجاه المعاكس من قرص التراكم. على الرغم من أن إيفانز وزميله افترضوا مؤخرًا أن تأثيرات الجاذبية لدوران الثقب الأسود قد يكون لها علاقة بالسبب في وجود نفثات لدى البعض ، فإن لدى إيفانز الآن نتائج رصدية تدعم هذه النظرية في بحث نُشر في عدد 10 فبراير من مجلة الفيزياء الفلكية.

على الرغم من أن إيفانز كان يشتبه منذ ما يقرب من خمس سنوات في أن الثقوب السوداء المتراجعة مع الطائرات تفقد الجزء الأعمق من قرص التراكم الخاص بها ، إلا أنه لم يكن & # 8217t حتى العام الماضي يعني أن التقدم الحسابي يعني أنه يمكنه تحليل البيانات التي تم جمعها بين أواخر عام 2007 وأوائل عام 2008 بواسطة سوزاكو. المرصد ، وهو قمر صناعي ياباني تم إطلاقه في عام 2005 بالتعاون مع وكالة ناسا ، لتقديم مثال لدعم النظرية. باستخدام هذه البيانات ، حلل إيفانز وزملاؤه من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية وجامعة ييل وجامعة كيلي وجامعة هيرتفوردشاير في المملكة المتحدة أطياف نواة المجرة النشطة بزوج من النفاثات التي تقع على بعد حوالي 800 مليون سنة ضوئية في AGN المسمى 3C 33.
صورة 1477 ميجاهرتز لـ 3C 33 (Credit: Leahy & Perley (1991))
& # 8220It & # 8217s هي أول مجرة ​​مقنعة من هذا النوع تُرى في هذه الزاوية حيث تكون النتيجة قوية جدًا ، & # 8221 قال باتريك أوجل ، عالم الأبحاث المساعد في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، الذي يدرس AGN. يعتقد Ogle أن نظرية Evans & # 8217s المتعلقة بالدوران العكسي هي من بين أفضل التفسيرات التي سمعها عن سبب احتواء بعض نوى مجرية نشطة على ثقب أسود فائق الضخامة بطائرة نفاثة بينما لا يحتوي البعض الآخر على # 8217t.

يمكن لعلماء الفيزياء الفلكية أن يروا بصمات انبعاث الأشعة السينية من المناطق الداخلية لقرص التراكم ، والذي يقع بالقرب من حافة الثقب الأسود ، كنتيجة لحلقة جوية شديدة الحرارة تسمى الهالة التي تقع فوق القرص وتنبعث الضوء (الإشعاع الكهرومغناطيسي) الذي يمكن لمرصد مثل سوزاكو اكتشافه. بالإضافة إلى هذا الضوء المباشر ، يمر جزء من الضوء لأسفل من الإكليل إلى قرص تراكم الثقب الأسود وينعكس من سطح القرص & # 8217s ، مما يؤدي إلى نمط توقيع طيفي يسمى سنام انعكاس كومبتون ، والذي تم اكتشافه أيضًا بواسطة سوزاكو .

لكن فريق Evans & # 8217 لم يعثر أبدًا على حدبة انعكاسية كومبتون في انبعاث الأشعة السينية المنبعثة من 3C 33 ، وهو اكتشاف يعتقد الباحثون أنه يقدم دليلًا حاسمًا على أن قرص التراكم لثقب أسود به نفاث مقطوع ، مما يعني أنه لم يكن & # 8217t يمتد بالقرب من مركز الثقب الأسود بطائرة نفاثة كما هو الحال مع الثقب الأسود الذي لا يحتوي على نفاثة. يعني عدم وجود هذا الجزء الأعمق من القرص أنه لا يوجد شيء يمكن أن يعكس الضوء من الهالة ، وهو ما يفسر سبب رؤية المراقبين فقط طيفًا مباشرًا من ضوء الأشعة السينية.

يعتقد الباحثون أن الغياب قد يكون ناتجًا عن الدوران الرجعي ، الذي يدفع مدار الجزء الأعمق من مادة التراكم نتيجة للنسبية العامة ، أو الجاذبية بين الكتل. يؤدي هذا الغياب إلى خلق فجوة بين القرص ومركز الثقب الأسود تؤدي إلى تراكم المجالات المغناطيسية التي توفر القوة اللازمة لتزويد طائرة بالوقود.

بينما يعتقد Ogle أن نظرية الدوران إلى الوراء هي تفسير جيد لملاحظات Evans & # 8217 ، إلا أنه قال إنه بعيد كل البعد عن التأكيد ، وأنه سيتطلب المزيد من الأمثلة ذات النتائج المتسقة لإقناع مجتمع الفيزياء الفلكية.

سيتوسع مجال البحث بشكل كبير في أغسطس 2011 مع الإطلاق المخطط لقمر NASA & # 8217s النووي الطيفي التلسكوب (NuSTAR) ، وهو أكثر حساسية للأطياف ونقطة انعكاس كومبتون من 10 إلى 50 مرة أكثر من التكنولوجيا الحالية. ستساعد NuSTAR الباحثين في إجراء & # 8220 تعداد عملاق & # 8221 للثقوب السوداء الهائلة التي & # 8220 ستحدث ثورة في الطريقة التي ننظر بها إلى أطياف الأشعة السينية لـ AGN ، وأوضح إيفانز # 8221. يخطط لقضاء عامين آخرين في مقارنة الثقوب السوداء بنفاثات وبدونها ، على أمل معرفة المزيد عن خصائص النوى المجرية النشطة. هدفه خلال العقد القادم هو تحديد كيفية تطور دوران الثقب الأسود الهائل بمرور الوقت.


8 تلسكوبات راديوية تلتقط الثقب الأسود

في الصورة الجديدة ، يمكن رؤية خطوط تظهر تأرجح الضوء في اتجاه معين تشير إلى قوة المجال المغناطيسي.

تصوير هذا النشاط ليس بالأمر السهل.

في محاولتهم لالتقاط صورة للثقب الأسود ، جمع العلماء قوة ثمانية تلسكوبات راديوية حول العالم باستخدام تقنية تسمى قياس التداخل طويل المدى للغاية ، وفقًا للمرصد الأوروبي الجنوبي ، وهو جزء من EHT. يؤدي هذا بشكل فعال إلى إنشاء تلسكوب افتراضي حول نفس حجم الأرض نفسها.

قال الباحثون إن القرار الناتج عن ذلك يمكن أن يقيس طول بطاقة الائتمان على سطح القمر.

وقال إيسسون إن تعاون EHT يمكن أن يلقي مزيدًا من الضوء على تطور الثقب الأسود على مدار عام ، بناءً على البيانات التي جمعها الفريق بالفعل. سيراقب التعاون الثقب الأسود M87 مرة أخرى لجمع المزيد من المعلومات حول الثقب الأسود وطائرة نفاثته.

قالت مؤلفة الدراسة مونيكا موشيبرودزكا Monika Mo Wecibrodzka: "نحن نرى الآن الجزء المهم التالي من الأدلة لفهم كيفية تصرف الحقول المغناطيسية حول الثقوب السوداء ، وكيف يمكن للنشاط في هذه المنطقة المدمجة جدًا من الفضاء أن يقود نفاثات قوية تمتد إلى ما هو أبعد من المجرة". منسق مجموعة عمل قياس الاستقطاب EHT وأستاذ مساعد في جامعة Radboud ، في بيان.


قد تكون أزواج الثقوب السوداء فائقة الكتلة في المجرات أكثر ندرة مما كان يُعتقد سابقًا

إلى اليسار توجد المجرة J0702 + 5002 ، والتي خلص الباحثون إلى أنها ليست مجرة ​​على شكل X وسبب الاندماج في شكلها. على اليمين توجد المجرة J1043 + 3131 ، وهي & # 8220 حقيقي & # 8221 مرشح لنظام مدمج. رصيد الصورة: روبرتس ، وآخرون ، NRAO / AUI / NSF. قد يكون هناك عدد أقل من أزواج الثقوب السوداء فائقة الكتلة التي تدور حول بعضها البعض في نوى المجرات العملاقة مما كان يُعتقد سابقًا ، وفقًا لدراسة جديدة قام بها علماء الفلك الذين حللوا بيانات من راديو Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) التابع لمؤسسة العلوم الوطنية. تلسكوب.

تحتوي المجرات الضخمة على ثقوب سوداء كتلتها تزيد بملايين المرات عن شمسنا في مراكزها. عندما تصطدم مجرتان من هذا القبيل ، تنضم ثقوبهما السوداء الهائلة في رقصة مدارية قريبة تؤدي في النهاية إلى اتحاد الزوجين. يتوقع العلماء أن هذه العملية هي أقوى مصدر لموجات الجاذبية التي طال انتظارها والمراوغة ، والتي لم يتم اكتشافها بشكل مباشر حتى الآن.

& # 8220 موجات الجاذبية تمثل الحدود العظيمة التالية في الفيزياء الفلكية ، وسيؤدي اكتشافها إلى رؤى جديدة حول الكون ، & # 8221 قال ديفيد روبرتس من جامعة برانديز ، المؤلف الرئيسي للبحث. & # 8220It & # 8217s من المهم الحصول على أكبر قدر ممكن من المعلومات حول مصادر هذه الموجات ، & # 8221 أضاف.

بدأ علماء الفلك في جميع أنحاء العالم برامج لمراقبة النجوم النابضة سريعة الدوران في جميع أنحاء مجرتنا درب التبانة في محاولة لاكتشاف موجات الجاذبية. تسعى هذه البرامج إلى قياس التحولات في الإشارات من النجوم النابضة التي تسببها موجات الجاذبية التي تشوه نسيج الزمكان. النجوم النابضة هي عبارة عن نجوم نيوترونية تدور ، فائقة الكثافة ، تنبعث منها أشعة ضوئية تشبه المنارة وموجات راديوية تتيح قياسًا دقيقًا لمعدلات دورانها.

درس روبرتس وزملاؤه عينة من المجرات تسمى المجرات الراديوية على شكل & # 8220X ، & # 8221 التي يشير هيكلها الغريب إلى احتمال أن تكون النفاثات الباعثة للراديو من الجسيمات فائقة السرعة تقذف بواسطة أقراص من المواد تدور حول الثقوب السوداء المركزية لهذه المجرات لقد غيرت الاتجاهات. اقترح علماء الفلك أن التغيير ناتج عن اندماج سابق مع مجرة ​​أخرى ، مما تسبب في تغيير اتجاه محور الدوران للثقب الأسود وكذلك المحور النفاث. نسخ معالجة للصور في أعلى الصفحة. إلى اليسار توجد المجرة J0702 + 5002 ، والتي خلص الباحثون إلى أنها ليست مجرة ​​على شكل X وسبب الاندماج في شكلها. على اليمين توجد المجرة J1043 + 3131 ، وهي & # 8220 حقيقي & # 8221 مرشح لنظام مدمج. رصيد الصورة: روبرتس وآخرون. بيل ساكستون ، NRAO / AUI / NSF. من خلال العمل من قائمة سابقة تضم 100 عنصر من هذا القبيل ، قاموا بجمع بيانات أرشيفية من VLA لعمل صور جديدة أكثر تفصيلاً لـ 52 منهم. قادهم تحليلهم للصور الجديدة إلى استنتاج أن 11 فقط هي & # 8220genuine & # 8221 مرشحة للمجرات التي اندمجت ، مما تسبب في تغيير اتجاه طائرات الراديو الخاصة بهم. وخلصوا إلى أن التغيرات النفاثة في المجرات الأخرى جاءت من أسباب أخرى.

استقراءًا من هذه النتيجة ، قدر علماء الفلك أن أقل من 1.3 في المائة من المجرات ذات الانبعاثات الراديوية الممتدة قد شهدت اندماجات. هذا المعدل أقل بخمس مرات من التقديرات السابقة.

& # 8220 هذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من مستوى موجات الجاذبية طويلة الموجة القادمة من مجرات راديو على شكل X ، مقارنة بالتقديرات السابقة ، & # 8221 قال روبرتس. & # 8220 سيكون من المهم جدًا ربط موجات الجاذبية بالأجسام التي نراها من خلال الإشعاع الكهرومغناطيسي ، مثل موجات الراديو ، من أجل تعزيز فهمنا للفيزياء الأساسية ، & # 8221 أضاف.

تم توقع موجات الجاذبية ، تموجات في الزمكان ، في عام 1916 من قبل ألبرت أينشتاين كجزء من نظريته في النسبية العامة. جاء الدليل الأول لمثل هذه الموجات من ملاحظات نجم نابض يدور حول نجم آخر ، وهو نظام اكتشفه جوزيف تايلور ورسل هولس في عام 1974. أظهرت ملاحظات هذا الزوج على مدى عدة سنوات أن مداراتهما تتحلل بالمعدل الذي تنبأت به معادلات أينشتاين & # 8217 التي تشير إلى أن موجات الجاذبية تحمل الطاقة بعيدًا عن النظام.

حصل تايلور وهولس على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1993 عن هذا العمل ، والذي أكد التأثير المتوقع لموجات الجاذبية. ومع ذلك ، لم يتم حتى الآن الكشف المباشر عن مثل هذه الموجات.

عمل روبرتس مع جيك كوهين وجينغ لو ، الطلاب الجامعيين من برانديز الذين استعادوا البيانات من أرشيف VLA وأنتجوا صور المجرات ولاكشمي ساريبالي ورافي سوبراهمانيان من معهد أبحاث رامان في بنغالور ، الهند. أبلغ الباحثون عن نتائجهم وتحليلاتهم في ورقتين بحثيتين في مجلة Astrophysical Journal Letters ومكملات مجلة Astrophysical Journal.


يكشف ALMA عن مغناطيس داخلي مكثف للثقب الأسود الفائق

استخدم علماء الفلك من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا التلسكوب العملاق ألما للكشف عن مجال مغناطيسي قوي للغاية قريب جدًا من ثقب أسود فائق الكتلة في مجرة ​​بعيدة. تظهر النتائج في عدد 17 أبريل 2015 من مجلة Science.

كشف فريق من خمسة علماء فلك من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا عن مجال مغناطيسي قوي للغاية ، يتجاوز أي شيء تم اكتشافه سابقًا في قلب المجرة ، وهو قريب جدًا من أفق الحدث لثقب أسود فائق الكتلة. تساعد هذه الملاحظة الجديدة علماء الفلك على فهم بنية وتكوين هؤلاء السكان الهائلين لمراكز المجرات ، ونفاثات البلازما المزدوجة عالية السرعة التي يقذفونها كثيرًا من أقطابهم.

حتى الآن ، تم سبر الحقول المغناطيسية الضعيفة فقط البعيدة عن الثقوب السوداء - على بعد عدة سنوات ضوئية -. ومع ذلك ، في هذه الدراسة ، استخدم علماء الفلك من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا ومرصد أونسالا الفضائي في السويد ألما لاكتشاف الإشارات المرتبطة مباشرة بمجال مغناطيسي قوي قريب جدًا من أفق الحدث للثقب الأسود الهائل في مجرة ​​بعيدة تسمى PKS 1830 -211. يقع هذا المجال المغناطيسي على وجه التحديد في المكان الذي يتم فيه دفع المادة فجأة بعيدًا عن الثقب الأسود في شكل نفاث.

قام الفريق بقياس قوة المجال المغناطيسي من خلال دراسة الطريقة التي يتم بها استقطاب الضوء ، حيث ابتعد عن الثقب الأسود. يقول إيفان مارتي فيدال ، المؤلف الرئيسي لهذا العمل: "يعتبر الاستقطاب خاصية مهمة للضوء ويستخدم كثيرًا في الحياة اليومية ، على سبيل المثال في النظارات الشمسية أو النظارات ثلاثية الأبعاد في السينما".

الإعلانات

الإعلانات

عندما ينتج بشكل طبيعي ، يمكن استخدام الاستقطاب لقياس المجالات المغناطيسية ، حيث يغير الضوء استقطابه عندما ينتقل عبر وسط ممغنط. في هذه الحالة ، كان الضوء الذي اكتشفناه مع ألما ينتقل عبر مادة قريبة جدًا من الثقب الأسود ، وهو مكان مليء بالبلازما الممغنطة للغاية ".

طبق علماء الفلك تقنية تحليل جديدة طوروها لبيانات ألما ووجدوا أن اتجاه استقطاب الإشعاع القادم من مركز PKS 1830-211 قد تم تدويره.

تقدم المجالات المغناطيسية دوران فاراداي ، مما يجعل الاستقطاب يدور بطرق مختلفة بأطوال موجية مختلفة. تخبرنا الطريقة التي يعتمد بها هذا الدوران على الطول الموجي عن المجال المغناطيسي في المنطقة.

كانت ملاحظات ألما بطول موجة فعال يبلغ حوالي 0.3 ملم ، وهو أقصر أطوال موجية تم استخدامها على الإطلاق في هذا النوع من الدراسة. يسمح هذا باستكشاف المناطق القريبة جدًا من الثقب الأسود المركزي. كانت التحقيقات السابقة ذات أطوال موجات لاسلكية أطول بكثير. يمكن فقط للضوء ذي الأطوال الموجية المليمترية الهروب من المنطقة القريبة جدًا من الثقب الأسود ، حيث يتم امتصاص إشعاع الطول الموجي الأطول.

الإعلانات

الإعلانات

يقول سيباستيان مولر ، المؤلف المشارك للورقة البحثية: "لقد وجدنا إشارات واضحة لدوران الاستقطاب أعلى بمئات المرات من أعلى معدل تم العثور عليه في الكون". "يعتبر اكتشافنا قفزة هائلة من حيث مراقبة التردد ، وذلك بفضل استخدام ألما ، ومن حيث المسافة إلى الثقب الأسود حيث تم فحص المجال المغناطيسي - بترتيب بضعة أيام ضوئية فقط من الحدث الأفق. ستساعدنا هذه النتائج والدراسات المستقبلية على فهم ما يحدث بالفعل في الجوار المباشر للثقوب السوداء فائقة الكتلة ".

(المصدر: جامعة تشالمرز للتكنولوجيا)

بصفتك قارئًا لـ Futurism ، ندعوك للانضمام إلى مجتمع Singularity Global Community ، وهو منتدى الشركة الأم لمناقشة العلوم والتكنولوجيا المستقبلية مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل من جميع أنحاء العالم. الاشتراك مجاني ، اشترك الآن!


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.

الشكل 2: قياس التدفق المغناطيسي للطائرة ، Φطائرة نفاثة، ضد .


والنظام والفوضى

مع تحسن قوة الحوسبة في الثمانينيات والتسعينيات ، حصل الناس على عملية Blandford-Znajek التي تعمل في المحاكاة. لكن كل مكون - الثقب الأسود الدوار ، والمجال المغناطيسي ، والضوء والمادة في قرص التراكم - كان متغيرًا ، ولم يعرف أحد الوصفة الصحيحة.

تم تطوير انقسام في 2000s بين فئتين من محاكاة الكمبيوتر: النماذج التي يدير فيها قرص التراكم العرض ، والنماذج التي يهيمن فيها المجال المغناطيسي.

في البداية ، في الثمانينيات ، قام الباحثون بمغنطة أقراص التراكم في عمليات المحاكاة الخاصة بهم قليلاً. في هذه النماذج - التي أُطلق عليها لاحقًا اسم SANE ، وهي اختصار لـ "التطور المستقر والطبيعي" - تدور البلازما حول الثقب الأسود مثل الماء حول البالوعة ، وتدور معها خطوط المجال المغناطيسي الضعيفة والموجهة عشوائيًا والمتقلبة. يتسبب اضطراب المجال في تصادم الجسيمات وفقدان الطاقة والزخم الزاوي ، مما يسمح لها بالسقوط في الثقب الأسود بدلاً من الدوران حوله فقط. عندما تسقط البلازما ، فإنها تنقل خطوط مجال مغناطيسي ضعيفة إلى الحفرة. تتراكم عليها الخطوط الحقلية تدريجياً وتبقى هناك بسبب تدفق البلازما. في النهاية ، يلف الثقب الأسود هذا الحقل المتشابك بدرجة كافية لإطلاق طائرة نفاثة.

ثم في أواخر التسعينيات ، بدأ باحثون مثل راميش نارايان من جامعة هارفارد في زيادة قوة المجال المغناطيسي حول الثقوب السوداء المحاكية ليروا ما سيحدث. وجد هؤلاء الفيزيائيون أنه عندما يكون المجال قويًا بدرجة كافية ، فإنه يصبح متماسكًا وليس مضطربًا ، ويتحكم في قرص التراكم بدلاً من العكس. تشكل خطوط المجال المغناطيسي مجال قوة حرفيًا حول الثقب الأسود ، حيث تعمل بمثابة غلاف للطائرة بينما تمنع أيضًا البلازما من السقوط في الثقب. تجد المادة أحيانًا فتحة ، وتندفع فجأة عبر الحاجز المغناطيسي وتنزلق إلى الهاوية. ولكن بالنسبة للجزء الأكبر ، يكون القرص مغلقًا في مكانه. أصبحت هذه المحاكاة معروفة باسم "القرص الممغنط" أو نماذج MAD.

قال أندرو تشايل ، الفيزيائي بجامعة برينستون وعضو فريق EHT المتخصص في نماذج MAD: "اعتقد الناس لفترة طويلة أن سيناريو SANE أكثر طبيعية". وقال إن الغاز الساخن المنجرف نحو الثقب الأسود من بعيد "لا يسقط بطريقة متماسكة" ، لذلك لم يكن هناك سبب لتوقع انتقال المغناطيسية إلى الداخل مع الغاز لتتحد في شيء منظم وقوي. قال تشيل: "قبل خمس سنوات ، كان الجميع في الغالب يقومون بمحاكاة SANE".

لكن الصورة الجديدة لـ Event Horizon Telescope للضوء المستقطب من حول الثقب الأسود لـ M87 تشير بثبات إلى اتجاه MAD. يهتز الضوء المستقطب في مستوى واحد ، عادةً بعد الانعكاس عن سطح ما أو عند انبعاثه بواسطة جسيمات مشحونة تنحني مساراتها بشكل موحد في مجال مغناطيسي. يوضح النمط اللولبي في الصورة أن مستوى الاهتزاز للضوء يدور وأنت تنظر إلى أماكن مختلفة حول الحلقة ، تمامًا كما هو متوقع إذا كانت الجسيمات المشعة للضوء تدور حول خطوط المجال المغناطيسي التي لها نمط حلزوني متماسك.

قال الخبراء إن وضع SANE ، مع الحقول الضعيفة والمضطربة ، من شأنه أن يخلق نمط استقطاب أضعف بكثير. كما هو الحال ، فإن الحقل في جميع أنحاء المنطقة قوي - بقدر ما يصل إلى نصف قوة مغناطيس الثلاجة ، كما قال إيسسون ، "ولكنه أيضًا بحجم النظام الشمسي."


لماذا تدور النوى الداخلية والخارجية للأرض في الاتجاه المعاكس

يشير بحث جديد إلى أن المجال المغناطيسي للأرض يتحكم في اتجاه وسرعة دوران النوى الداخلية والخارجية للأرض ، على الرغم من أنها تتحرك في اتجاهين متعاكسين.

لطالما اشتبه العلماء في أن المجال المغناطيسي للأرض - الذي يحمي الحياة من الإشعاع الفضائي الضار - ينجرف نحو الغرب قليلاً. تأسست هذه النظرية في تسعينيات القرن التاسع عشر ، عندما أبحر الجيوفيزيائي إدموند هالي (نفس هالي الذي اكتشف المذنب الذي يحمل نفس الاسم) على متن سفينة بحث عبر جنوب المحيط الأطلسي وجمع قراءات كافية للبوصلة لتحديد هذا التحول.

بحلول منتصف القرن العشرين ، جمع الجيولوجيون المزيد من الأدلة على هذا الانجراف وقرروا أن الدوران الغربي للحقل المغناطيسي يمارس قوة على اللب الخارجي السائل - يتكون من مزيج منصهر من الحديد والنيكل - مما يتسبب في تدويره. في اتجاه غربي. بعد عقود ، استخدم الجيوفيزيائيون بيانات زلزالية عميقة لتحديد أن اللب الداخلي - سبيكة صلبة من الحديد والنيكل بحجم القمر - تدور في اتجاه شرقي ، بسرعة أكبر من دوران الأرض نفسها.

ولكن حتى الآن ، اعتبر العلماء هذه الدورات داخل طبقتين من النواة منفصلة ، وليس لها علاقة ببعضها البعض.

الآن ، وجد الباحثون في جامعة ليدز في إنجلترا رابطًا مشتركًا بين الدورتين من خلال إنشاء نموذج كمبيوتر يوضح كيف يمكن لدوران المجال المغناطيسي للأرض أن يسحب اللب الخارجي السائل في اتجاه غربي بينما يمارس أيضًا عكسًا. القوة على اللب الداخلي التي تسبب الدوران الشرقي.

قال المؤلف المشارك في الدراسة فيليب ليفرمور ، من جامعة ليدز ، لـ LiveScience's OurAmazingPlanet: "في السابق ، كانت هناك هاتان الملاحظتان المستقلتان ، ولم يكن هناك رابط بينهما". "نحن نجادل بأن المجال المغناطيسي نفسه يضغط على اللب الخارجي ، وهناك دفع متساوٍ ومعاكس على اللب الداخلي."

يخضع المجال المغناطيسي للأرض - الناتج عن الحمل الحراري لمعدن سائل ساخن داخل اللب الخارجي - لتقلبات طفيفة كل عقد تقريبًا. كما تبين أن معدل دوران اللب الداخلي يتقلب على مقياس زمني مماثل. يقول الباحثون إن هذه النتائج الجديدة تساعد في تفسير سبب حدوث هاتين الظاهرتين على نفس النطاق الزمني ، حيث ثبت الآن تأثير إحداهما على الأخرى.

تم تفصيل النتائج في عدد 16 سبتمبر من مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.


رسم خريطة المجال المغناطيسي لمجرتنا

تمثيل لكيفية ظهور مجرتنا في السماء إذا تمكنا من رؤية الحقول المغناطيسية. The plane of the Galaxy runs horizontally through the middle, and the Galactic centre direction is the middle of the map. Red–pink colours show increasing Galactic magnetic field strengths where the direction is pointing towards the Earth. Blue–purple colours show increasing Galactic magnetic field strengths where the direction is pointing away from the Earth. The background shows the signal reconstructed using sources outside our Galaxy. The points show the current measurements for pulsars. The squares show the measurements from this work using LOFAR pulsar observations. Credit: Freshscience

Astronomers from CSIRO and Curtin University have used pulsars to probe the Milky Way's magnetic field. Working with colleagues in Europe, Canada, and South Africa, they have published the most precise catalogue of measurements towards mapping our Galaxy's magnetic field in 3-D.

The Milky Way's magnetic field is thousands of times weaker than Earth's, but is of great significance for tracing the paths of cosmic rays, star formation, and many other astrophysical processes. However, our knowledge of the Milky Way's 3-D structure is limited.

Dr. Charlotte Sobey, the lead author of the research paper, said "We used pulsars (rapidly-rotating neutron stars) to efficiently probe the Galaxy's magnetic field in 3-D. Pulsars are distributed throughout the Milky Way, and the intervening material in the Galaxy affects their radio-wave emission."

Using a large European radio telescope called LOFAR (the Low-Frequency Array), the team assembled the largest low-frequency catalogue of magnetic field strengths and directions towards pulsars, to date. The results were used to estimate how the Galactic magnetic field strength decreases with distance from the plane of the Galaxy (where the spiral arms are).

Charlotte said "This is an indication of the great results that we can achieve using the next-generation of radio telescopes. Since we cannot observe our entire Galaxy from one place on Earth, we are now using the MWA (Murchison Widefield Array) in Western Australia to observe pulsars in the southern sky."

LOFAR and the MWA are pathfinder and precursor telescopes, respectively, to the low-frequency component of the SKA (Square Kilometre Array) – part of the world's largest radio telescope that will be constructed in Western Australia. These telescopes are a stepping stone towards the SKA, which will revolutionise our understanding of our Galaxy, plus much more!

This work was presented at Fresh Science WA 2019 and published earlier this year in Sobey, et al., الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية, Volume 484, Issue 3, April 2019, Pages 3646–3664.

C. Sotomayor-Beltran et al. Calibrating high-precision Faraday rotation measurements for LOFAR and the next generation of low-frequency radio telescopes, علم الفلك والفيزياء الفلكية (2013). DOI: 10.1051/0004-6361/201220728

Mengyao Xue et al. MWA tied-array processing II: Polarimetric verification and analysis of two bright southern pulsars, Publications of the Astronomical Society of Australia (2019). DOI: 10.1017/pasa.2019.19


شاهد الفيديو: قمر صناعي يصور نجما يهوي في قلب ثقب أسود (شهر نوفمبر 2021).