الفلك

ماذا يحدث عندما يلتهم ثقب أسود نجمًا ضخمًا

ماذا يحدث عندما يلتهم ثقب أسود نجمًا ضخمًا

ماذا يحدث عندما يكون نجم ضخم في مرحلته اللاحقة (قلب الحديد) بالقرب من ثقب أسود يستهلك ببطء بعض المادة من النجم؟ هل سيعوض هذا الخلل الناجم عن اندماج الحديد الذي يطيل / يردع المستعر الأعظم؟


قد يفقد نجم كبير بالقرب من ثقب أسود بعضًا من غلافه الجوي عن طريق جعله ينسكب فوق شحمة روش الخاصة به وإلى قرص تراكم حول الثقب الأسود. سيصدر هذا القرص أيضًا كميات كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية التي يمكنها إبعاد المزيد من الغلاف الجوي. يمكن أن يؤدي ذلك من حيث المبدأ إلى تفتيح النجم ، وخفض الضغط ودرجة الحرارة في اللب ، وإطالة عمره قليلاً. عادةً ما يكون مقدار الكتلة المفقودة مجرد نسبة قليلة من المئتين ، لذا فإن هذا ليس فرقًا كبيرًا. ومع ذلك ، كما نوقش في الرابط الأول ، بالنسبة لبعض النجوم الثقيلة قد تفقد كمية كبيرة من المادة (خاصة وأن النجم نفسه قد يشع كثيرًا لدرجة أنه يفقد غلافه الخارجي). إنه لا يمنع النجم من التحول في نهاية المطاف إلى مستعر أعظم ، ولكن يمكنه تغيير نوع الجسم الذي يتحول إليه (نجم نيوتروني أو ثقب أسود).


شاهد الثقب الأسود يأكل النجم ، مما تسبب في "حدث اضطراب" مرئي في التلسكوبات حول العالم

شاهد العلماء انفجارًا نادرًا للضوء من نجم أثناء التهامه من قبل ثقب أسود.

كان "حدث اضطراب المد والجزر" غير العادي مرئيًا في التلسكوبات في جميع أنحاء العالم. ظهر على شكل توهج ساطع للطاقة ، وهو الأقرب من نوعه الذي تم تسجيله على الإطلاق ، على بعد 215 مليون سنة ضوئية فقط.

تحدث مثل هذه الأحداث عندما يقترب النجم كثيرًا من الثقب الأسود ، وينجذب إلى الداخل بفعل جاذبيته الشديدة.

عندما يُمتص النجم ، يخضع لعملية تسمى "سباغيتيكيشن" ، حيث يتم تقطيع النجم إلى شرائح رفيعة ، يسقط بعضها في الثقب الأسود.

عندما يحدث ذلك ، يتم إطلاق شعلة من الطاقة تطير إلى الكون ، مما يمكّن علماء الفلك البعيدين من رصد هذه العملية.

قال المؤلف الرئيسي الدكتور مات نيكول ، وهو محاضر وزميل أبحاث في الجمعية الفلكية الملكية بالجامعة: "تبدو فكرة" امتصاص "الثقب الأسود لنجم قريب مثل الخيال العلمي. ولكن هذا بالضبط ما يحدث في حدث اضطراب المد والجزر". برمنغهام. "تمكنا من التحقيق بالتفصيل في ما يحدث عندما يلتهم مثل هذا الوحش نجمًا."

موصى به

تمكنوا من مشاهدته من خلال التلسكوبات في جميع أنحاء العالم - التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي والتلسكوب التكنولوجي الجديد ، وشبكة التلسكوب العالمية لمرصد لاس كومبريس ، والقمر الصناعي السريع لنيل جيريل - على مدى ستة أشهر ، ومشاهدته كما هو. أصبح أكثر إشراقًا ثم تلاشى.

مثل هذا المنظر غير ممكن عادة لأن الغبار والحطام يمكن أن يخفي أحداث اضطراب المد والجزر ، والتي هي بالفعل نادرة للغاية. وقد جعل ذلك التحقق من طبيعة الشعلة التي تم إطلاقها أمرًا صعبًا للغاية.

قالت سامانثا أوتس ، من جامعة برمنجهام أيضًا: "عندما يلتهم ثقب أسود نجمًا ، فإنه يمكن أن يطلق انفجارًا قويًا من المواد إلى الخارج يعيق رؤيتنا". "يحدث هذا لأن الطاقة المنبعثة عندما يلتهم الثقب الأسود المواد النجمية تدفع حطام النجم إلى الخارج."

تمكن علماء الفلك من رؤية هذا ، المسمى AT2019qiz ، بتفاصيل أفضل من أي وقت مضى لأنه تم اكتشافه بعد فترة وجيزة من تمزق النجم إلى أشلاء.

يقول توماس ويفرز ، زميل ESO في سانتياغو ، تشيلي ، والذي كان يعمل في معهد علم الفلك ، جامعة كامبريدج ، المملكة المتحدة ، عندما أجرى العمل. "وجهنا على الفور مجموعة من التلسكوبات الأرضية والفضائية في هذا الاتجاه لنرى كيف تم إنتاج الضوء."

سمح لهم ذلك برؤية وفهم كل من التوهج والحطام الذي عادة ما يغلفه.

لأول مرة على الإطلاق ، تمكن علماء الفلك من مشاهدة الأشعة فوق البنفسجية والبصرية والأشعة السينية والراديو التي خرجت من الحدث ورؤية اتصال مباشر بين المادة من النجم والتوهج الساطع الذي تم إلقاؤه أثناء ابتلاعه. الحفرة السوداء.

قال نيكول ، وهو أيضًا باحث زائر في جامعة ادنبره.

يمكنهم أيضًا مشاهدة سحابة الحطام التي نشأت وتستر على العملية - منظر آخر غير مسبوق.

قالت كيت ألكساندر ، زميلة أينشتاين في وكالة ناسا في نورث وسترن: "نظرًا لأننا اكتشفناها مبكرًا ، فقد رأينا بالفعل سحب ستارة الغبار والحطام بينما أطلق الثقب الأسود تدفقًا قويًا من المواد بسرعات تصل إلى 10000 كم / ثانية". جامعة في الولايات المتحدة. "أتاحت هذه النظرة الخاطفة الفريدة من نوعها خلف الستار" الفرصة الأولى لتحديد أصل المادة المحجوبة ومتابعة كيفية ابتلاعها للثقب الأسود في الوقت الفعلي. "


لماذا لا يلتهم الثقب الأسود الموجود في مركز كل مجرة؟

نميل إلى التفكير في الثقوب السوداء على أنها نوع من المكنسة الكهربائية الكونية ، تمتص باستمرار كل المواد من حولها. وفي حين أنه من الصحيح أنك إذا تمكنت من إسقاط جسم ما بعناية في ثقب أسود ، فلن تتمكن أبدًا من استعادة هذا الجسم ، في ظل الظروف العادية ، فإن الثقوب السوداء في الواقع سيئة بشكل ملحوظ في سحب المواد إلى هذا الحد.

هناك سببان. أولاً ، الثقوب السوداء ليست جذابة في الواقع لأي شيء لأي سبب آخر غير الجاذبية. يشبه إلى حد كبير نظامنا الشمسي في مدار مستقر حول الشمس ، فإن الغالبية العظمى من المجرة في مدار مستقر حول الثقب الأسود ، دون سبب حقيقي للذهاب نحو مركز المجرة.

ثانيًا ، الثقوب السوداء سيئة في كونها مكانس فلكية فلكية لأنها غير فعالة جدًا في تقريب المواد منها بما يكفي لعبور أفق الحدث - النقطة التي يصبح عندها جاذبية الثقب الأسود كبيرًا بحيث يجعل الهروب مستحيلًا - وإضافة إلى كتلة الثقب الأسود. حتى الثقوب السوداء الصغيرة ، التي توجد بأعداد كبيرة في المجرة ، أفضل بكثير في تمزيق نجم مرافق عن بعضها البعض مما هي عليه في الواقع لزيادة حجمها عن طريق استهلاك النجم الآخر.

تميل المواد القريبة من الثقب الأسود إلى تكوين ما يسمى بقرص التراكم - قرص رفيع وسريع الدوران خارج أفق الحدث للثقب الأسود. سوف يتسارع الغاز الذي يحاول الوصول إلى الثقب الأسود كلما اقترب من الثقب الأسود ، وأي تصادم بين جزيئات الغاز سيؤدي إلى تسخين الغاز إلى درجات حرارة عالية بشكل لا يصدق. في درجات الحرارة هذه ، سيبدأ الغاز في التوهج في الأشعة السينية ، والتي تتدفق عموديًا بعيدًا عن القرص. في بعض الأحيان ، تتسبب هذه العملية أيضًا في حدوث رياح مجرية ضخمة ، مما يدفع المواد عموديًا بعيدًا عن المجرة. سيتم دفع جزء كبير من المادة التي كان من الممكن أن تصل إلى الثقب الأسود بشكل مستقيم للخارج مرة أخرى قبل أن تقترب بشكل خاص.

لكن هذا بافتراض أن هناك الكثير من المواد بالقرب من الثقب الأسود ، تسقط بنشاط نحو أفق الحدث. تواجه الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات مشكلة إضافية: قد لا تكون هناك أي مادة قريبة بما يكفي منها في المقام الأول. على سبيل المثال ، يبدو أن الثقب الأسود المركزي لمجرة درب التبانة محاط بالنجوم ، ولكن لا يوجد غاز تقريبًا ، لذلك لا يوجد قرص تراكم حول الثقب الأسود.

لكي يتمزقه ثقب أسود ، يجب أن يقترب النجم كثيرًا من الثقب الأسود. لقد تمكنا من مشاهدة النجم الذي يدور حول الثقب الأسود في مركز مجرة ​​درب التبانة مرة واحدة كل خمسة عشر عامًا - وهو وقت قصير جدًا من الناحية الفلكية. يأتي في غضون يوم ضوئي - حوالي 26 مليار كيلومتر ، أي خمسة أضعاف المسافة بين الشمس ونبتون - من أفق الحدث ، ولا يزال ذلك غير قريب بما يكفي للتمزق أو الامتصاص.

أسرع طريقة لنمو حجم الثقب الأسود - على الأقل ، بقدر ما نعلم الآن - هي الاصطدام بمجرة أخرى. عندما يحدث ذلك ، بعد أن تستقر الأشياء ، ستنتهي أثقل الأجسام في المركز ، والتي ستكون بالنسبة لمجرتين هما الثقوب السوداء. بمرور الوقت ، سيفقد الثقبان الأسودان طاقة كافية أثناء دوران بعضهما البعض للاندماج في ثقب أسود واحد. إذا كانت كتلة المجرة الأخرى تقريبًا نفس كتلة المجرة الأصلية ، فإن هذا يجب أن يضاعف كتلة الثقب الأسود في ضربة واحدة - أكثر كفاءة بكثير من محاولة بناء كتلة بغاز أو مادة تسقط فيها.


غداء الثقب الأسود: سباغيتي ممتاز

لاحظ علماء الفلك أن النجم أصبح "وليمة" بالنسبة إلى وحش كوني.

يسميها علماء الفلك "السباغيتيتيفيون" ، وهي ليست فكرة جميلة: إنها ما يحدث عندما تغامر بالقرب من ثقب أسود وتسقط فيه. تمدك قوى المد والجزر وتكسرك مثل المعكرونة ، ثم تدور أشلاءك حول الثقب الأسود حتى تصطدم وتضرب بعضها البعض.

على الجانب العلوي ، الطاقة المنبعثة من سقوطك الطويل وتحطم ذراتك معًا قد ينتج عنه وميض - محرقة جنائزية كونية ، إذا صح التعبير - يمكن رؤيتها عبر الكون.

في حالة تم الإبلاغ عنها الأسبوع الماضي ، كان مجرد نجم مجهول في مجرة ​​بعيدة قد أوشك على الموت. بفضل الحظ واليقظة المتزايدة للسماء ، كان العالم كله يشاهد النجم ينزل.

قال مات نيكول ، عالِم الفيزياء الفلكية بجامعة برمنغهام في إنجلترا ، في رسالة بالبريد الإلكتروني: "لقد كانت وليمة بالفعل". قاد فريقًا من علماء الفلك الذين وصفوا نهاية العالم النجمية هذه في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية يوم الاثنين.

أضافت كيت ألكسندر من جامعة نورث وسترن وعضو فريق الدكتور نيكول في رسالة بالبريد الإلكتروني: "كان هذا الثقب الأسود فوضويًا من أكلي لحوم البشر". وقالت إنه في النهاية ، استهلك الثقب الأسود حوالي نصف النجم فقط. تم تفجير ما تبقى من مواده المتحللة إلى الخارج في الفضاء بسرعة فائقة تبلغ بضعة في المائة من الضوء.

بدأت الإثارة في 19 سبتمبر 2019 ، عندما اكتشف مرفق زويكي العابر ، وهو تلسكوب على جبل بالومار في كاليفورنيا ، وشبكات مراقبة سماوية أخرى ، توهجًا في مركز مجرة ​​على بعد 215 مليون سنة ضوئية من الأرض في كوكبة إريدانوس.

كان للتوهج السمات المميزة لحدث اضطراب المد والجزر ، وهو الاسم التقني عندما يقوم الثقب الأسود بتمزيق نجم إلى أشلاء ويأكله.

هرع علماء الفلك إلى تلسكوباتهم الأرضية والفضائية لمراقبة AT2019qiz ، كما تم تسمية التوهج. ("AT" تعني "عابر فلكي.")

خلال الأسابيع القليلة التالية سرعان ما سطع التوهج. في ذروته ، كان ينفجر حوالي مليار ضعف طاقة شمسنا. في الأشهر الخمسة اللاحقة تلاشى التوهج ببطء.

وكانت النتيجة مظهرًا فريدًا ومتعدد الأبعاد - يعتمد على انبعاثات الراديو والأشعة السينية وأشعة جاما بالإضافة إلى ملاحظات الضوء المرئي القديمة - على تعقيدات الموت بواسطة الثقب الأسود.

الثقوب السوداء هي حفر ثقالية في الزمكان تنبأت بها النسبية العامة ، نظرية الجاذبية لألبرت أينشتاين. إنها عميقة وكثيفة لدرجة أن لا شيء ، ولا حتى الضوء ، يمكن أن يفلت منها. مجرتنا درب التبانة ، وربما معظم المجرات ، مليئة بالثقوب السوداء التي نتجت عندما ماتت النجوم الضخمة وانهارت على نفسها. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن كل مجرة ​​تحتوي في جوهرها على نسخة ضخمة من أحد هذه الوحوش التي تبلغ كتلتها ملايين أو مليارات المرات مثل الشمس.

كتب الدكتور ألكسندر في رسالة بالبريد الإلكتروني: "نعلم أن معظم المجرات بها ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكزها". "لكننا ما زلنا لا نفهم بالضبط كيف نمت هذه الثقوب السوداء لتصبح كبيرة كما هي ، أو كيف تشكل المجرات المضيفة." قالت إن دراسة الاضطرابات النجمية يمكن أن تساعد في فهم كيفية تأكل هذه الثقوب السوداء وتنموها وتفاعلها مع بيئتها.

يزن الثقب الأسود في مجرة ​​Eridanus حوالي مليون كتلة شمسية. كما أعاد الدكتور نيكول وفريقه بناءه ، تجول نجم بحجم وكتلة شمسنا في مركز المجرة واقترب جدًا - حوالي 100 مليون ميل - من الثقب الأسود.

هذه هي المسافة تقريبًا من الأرض إلى الشمس. في تلك المرحلة ، تجاوز سحب الجاذبية من الثقب الأسود قوة الجاذبية من قلب النجم ، وكان النجم "سباغيتيتيد" في تيار طويل حول الثقب. قال الدكتور نيكول في النهاية إن التيار يلتف على طول الطريق حول الثقب الأسود واصطدم بنفسه ، "وذلك عندما بدأ الثقب الأسود يمتصه".

وأضاف: "إذا تخيلت أن الشمس تتمدد في تيار رفيع وتندفع نحونا ، فهذا ما رآه الثقب الأسود."

وثق علماء الفلك اضطرابات أخرى في الثقوب السوداء مؤخرًا ، ولكن نادرًا ما تحدث مثل هذه الأحداث بالقرب من مجرتنا ، وغالبًا ما يتم حجب دينامياتها الداخلية بسبب الغبار والغاز الناتج عن الاصطدام المميت. في هذه الحالة ، كان علماء الفلك قادرين على رؤية ما وراء تلك الستارة ولاحظوا أنها مصنوعة من أجزاء من النجم الممزق.

قال الدكتور ألكساندر: "نظرًا لأننا اكتشفناها مبكرًا ، فقد رأينا ستارة الغبار والحطام تُرفع بينما أطلق الثقب الأسود تدفقًا قويًا للمواد".

كان معظم الضوء الذي رأوه قادمًا من هذه المادة ، التي كانت تنفجر في الفضاء بسرعات تبلغ حوالي 6000 ميل في الثانية. أشارت الدراسات الطيفية إلى أن المادة المتدفقة إلى الخارج من الثقب الأسود كانت مطابقة لما كان يسقط فيه - دليل على أنها كانت فتات من النجم الأخرق.

قال الدكتور ألكساندر إن التوهج AT2019qiz يمكن أن يكون بمثابة "حجر رشيد" لفهم أحداث تمزيق النجوم الأخرى. وأضافت أن AT2019Qiz كان مميزًا ، لأن علماء الفلك بدأوا في مراقبته في وقت مبكر جدًا ، مباشرة بعد تمزق النجم ، وجمعوا الكثير من البيانات من العديد من أنواع التلسكوبات المختلفة.

يجب أن تجذب التلسكوبات الجديدة مثل مرصد فيرا روبن والتلسكوب الأوروبي الكبير للغاية ، وكلاهما قيد الإنشاء في تشيلي ، المزيد من صور الطعام الكوني على إنستغرام.


الثقب الأسود عالق في فعل ابتلاع النجم

لأول مرة ، تم اكتشاف ثقب أسود أثناء تمزيقه وابتلاع نجم اقترب أكثر من اللازم.

يقول العلماء ، الذين لم يشهدوا حتى الآن سوى تداعيات مثل هذه الأحداث ، إن الملاحظة تلقي الضوء على "النفاثات النسبية" ، وهي انفجارات من المادة تنطلق بسرعة تقارب سرعة الضوء.

توجد ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكز جميع المجرات الكبيرة تقريبًا. يمكن لهذه الوحوش ، التي تبلغ كتلتها ملايين إلى بلايين المرات من كتلة الشمس ، أن تمزق المارة ، وتجذب النجوم بقوة الجاذبية في نسخ عملاقة لكيفية سحب القمر لمحيطات الأرض لتوليد المد والجزر. [صور الثقب الأسود آكل النجوم]

قد يأتي الدليل على هذا التدمير في شكل توهج لامع من الأشعة فوق البنفسجية وجاما والأشعة السينية ، وهو توهج يمكن نظريًا أن يستمر لسنوات مع استهلاك النجم تدريجيًا. على الرغم من أن العلماء قد لاحظوا عواقب أحداث "اضطراب المد والجزر" عدة مرات ، إلا أنهم لم يروا بداية واحدة منها.

قال المؤلف المشارك في الدراسة ديفيد بوروز ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ولاية بنسلفانيا ، لموقع ProfoundSpace.org: "لقد رأينا الآن بداية هذا الحدث لأول مرة".

رصد القمر الصناعي Swift سلسلة من الدفقات شديدة السطوع من أشعة جاما من خارج مجرتنا ، والتي بدأت في 25 مارس واستمرت حوالي يومين. اكتشف العلماء انفجارات أشعة جاما في الماضي ، لكن هذا النمط من الضوء كان مختلفًا تمامًا. [صور: ثقوب الكون السوداء]

قالت آشلي زودرير ، عالمة الفلك في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية والتي شاركت في تأليف دراسة مختلفة حول هذا الحدث: "لم يكن الأمر كما توقعنا لانفجار أشعة جاما".

اقترحت ملاحظات إضافية من قبل العديد من التلسكوبات الراديوية أن التوهج حدث في مركز مجرة ​​، وأن مصدر هذا الإشعاع كان يتوسع بنسبة 99.5 في المائة من سرعة الضوء. يشير هذا إلى أن التوهج جاء من نفاثة نسبية تم إطلاقها بعد أن مزق ثقب أسود نجمًا أطلق عليه العلماء Swift J1644 + 57.

استنادًا إلى الأطوال الموجية للضوء المنبعث من التوهج والطريقة التي تطور بها بمرور الوقت ، استنتج العلماء أنها نشأت من تساقط المادة أو تراكمها على ثقب أسود تبلغ كتلته حوالي مليون مرة كتلة الشمس ، مقارنة بالثقب الأسود الهائل في قلب مجرة ​​درب التبانة.

في الماضي ، غاب العلماء عن حقيقة أن النفاثات النسبية يمكن أن تتشكل عندما تمزق الثقوب السوداء النجوم. يساعد هذا في تفسير سبب حصول التوهج على أشعة سينية أكثر سطوعًا بمقدار 10000 مرة مما كان متوقعًا لحدث اضطراب المد والجزر: في الأساس ، تمثل الطائرات النسبية دفعات مركزة من الطاقة.

وقال بوروز: "ليس من المستغرب أن يتسبب مثل هذا الحدث في نشوء طائرات ، لكن لم تتم مناقشته مطلقًا في المنشورات السابقة".

يمكن أن تكشف الأبحاث المستقبلية عن المزيد من الانفجارات من هذا النوع. إن معرفة عدد المرات التي تحدث فيها هذه سيساعد العلماء على معرفة عدد المجرات التي تأوي ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة ، وما هي خصائص هذه الوحوش ، وكثافة النجوم في نوى المجرات ، وكيف تتشكل هذه النفاثات.

قال زودرير لموقع ProfoundSpace.org: "هناك الكثير من المفاجآت في الفضاء لاكتشافها ، خاصةً مع استمرارنا في تحقيق خطوات كبيرة في القدرات التقنية لأدواتنا".

قام العلماء بتفصيل النتائج التي توصلوا إليها في ورقتين بحثيتين في عدد 25 أغسطس من مجلة Nature.


الثقوب السوداء: التكوين ودورة الحياة # 038

تتكون جميع الثقوب السوداء من الانهيار الجاذبي لنجم ، وعادة ما يكون له نواة ضخمة ضخمة. يتشكل النجم عندما تتحد السحب الغازية الضخمة العملاقة معًا بسبب قوى الجذب وتشكل قلبًا ساخنًا ، مجتمعة من كل طاقة الغيمتين الغازيتين. هذه الطاقة الناتجة كبيرة جدًا عندما تصطدم لأول مرة ، بحيث يحدث تفاعل نووي وتبدأ الغازات داخل النجم في الاحتراق باستمرار. عادةً ما يكون غاز الهيدروجين هو النوع الأول من الغاز المستهلك في النجم ، ثم يتم استهلاك عناصر الغاز الأخرى مثل الكربون والأكسجين والهيليوم. يغذي هذا التفاعل المتسلسل النجم لملايين أو بلايين السنين اعتمادًا على كمية الغازات الموجودة.

تمكن النجم من تجنب الانهيار عند هذه النقطة بسبب التوازن الذي حققه بنفسه. سحب الجاذبية من القلب تساوي جاذبية النجم جاذبية الغازات التي تشكل نوعًا من المدار ، ولكن عندما تنكسر هذه المساواة ، يمكن للنجم أن ينتقل إلى عدة مراحل مختلفة. عادة إذا كان النجم صغير الكتلة ، فسيتم استهلاك معظم الغازات بينما يهرب بعضها. يحدث هذا بسبب عدم وجود جاذبية هائلة على تلك الغازات وبالتالي يضعف النجم ويصبح أصغر. ثم يشار إليه باسم القزم الأبيض. ومع ذلك ، إذا كان للنجم كتلة أكبر ، فمن المحتمل أن يكون النجم المستعر الأعظم ، مما يعني أن الاندماج النووي داخل النجم يخرج ببساطة عن السيطرة مما يتسبب في انفجار النجم. بعد الانفجار ، يبقى جزء بسيط من النجم (إذا لم يتحول إلى غاز نقي) ويعرف هذا الجزء من النجم بالنجم النيوتروني. الثقب الأسود هو أحد الخيارات الأخيرة التي قد يتخذها النجم. إذا كان لب النجم ضخمًا جدًا (حوالي 6-8 كتلة شمسية تساوي كتلة شمسية واحدة كتلة الشمس وكتلة # 8217s) ، فمن المرجح أنه عندما يتم استهلاك غازات النجم # 8217 تقريبًا ، ستنهار هذه الغازات إلى الداخل ، إجبارًا في القلب من خلال قوة الجاذبية الموضوعة عليهم. بعد إنشاء الثقب الأسود ، تستمر قوة الجاذبية في سحب الحطام الفضائي وأنواع أخرى من المواد للمساعدة في زيادة كتلة اللب ، مما يجعل الثقب أقوى وأكثر قوة. تميل معظم الثقوب السوداء إلى أن تكون في حركة دوران ثابتة. تمتص هذه الحركة مواد مختلفة وتدور داخل الحلقة (المعروفة باسم أفق الحدث) التي تتكون حول الثقب الأسود. تظل المادة داخل أفق الحدث حتى تدور في المركز حيث تتركز داخل اللب مضيفةً إلى الكتلة. تُعرف هذه الثقوب السوداء الدوارة باسم Kerr Black Holes. تدور معظم الثقوب السوداء حول النجوم نظرًا لأنها كانت نجمة في السابق ، وقد يتسبب ذلك في بعض المشكلات للنجوم المجاورة. إذا أصبح الثقب الأسود قويًا بدرجة كافية ، فقد يسحب نجمًا إليه ويعطل مدار العديد من النجوم الأخرى. يمكن أن ينمو الثقب الأسود بعد ذلك بشكل أقوى (من كتلة النجم & # 8217s) لامتصاص ربما آخر. عندما يمتص الثقب الأسود نجمًا ، يُسحب النجم أولاً إلى منطقة إيرجوسفير ، والتي تكتسح كل المادة في أفق الحدث ، والذي سمي بمظهره الأفقي المسطح ولأن هذا هو المكان الذي توجد فيه معظم الحركة داخل الثقب الأسود. يحدث. عندما يتم تمرير النجم إلى أفق الحدث ، ينحني الضوء الذي يتحمله النجم داخل التيار وبالتالي لا يمكن رؤيته في الفضاء. في هذا الوقت المحدد ، يتم إطلاق كميات كبيرة من الإشعاع ، ويمكن اكتشافها باستخدام المعدات المناسبة ورؤيتها كصورة لثقب أسود. من خلال هذه التقنية يعتقد علماء الفلك الآن أنهم وجدوا ثقبًا أسودًا يعرف باسم Cygnus X1. يحتوي هذا الثقب الأسود المفترض على نجم ضخم يدور حوله ، لذلك نفترض أنه لا بد من وجود ثقب أسود في مداره.

كان البروفيسور روبرت أوبنهايمر وتلميذه هارتلاند سنايدر أول العلماء الذين ألقوا نظرة عميقة حقًا على الثقوب السوداء وانهيار النجوم ، في أوائل التسعينيات. استنتجوا على أساس نظرية النسبية لأينشتاين أنه إذا كانت سرعة الضوء هي السرعة القصوى على أي جسم ضخم ، فلن يتمكن أي شيء من الهروب من الثقب الأسود مرة واحدة في براثنه. ** (1) تم تسمية الاسم & # 8220black hole & # 8221 ، نظرًا لحقيقة أن الضوء لا يمكن أن يهرب من قوة الجاذبية من القلب ، مما يجعل الثقب الأسود مستحيلًا على البشر رؤيته دون استخدام التطورات التكنولوجية للقياس مثل هذه الأشياء مثل الإشعاع. تم تسمية الجزء الثاني من الكلمة & # 8220hole & # 8221 نظرًا لحقيقة أن الثقب الفعلي هو المكان الذي يتم فيه امتصاص كل شيء والمكان الذي يوجد فيه قلب المركز. هذا اللب هو الجزء الرئيسي من الثقب الأسود حيث تتركز الكتلة ويظهر أسود تمامًا في جميع القراءات حتى من خلال استخدام أجهزة الكشف عن الإشعاع. تم مؤخرًا اكتشاف اكتشاف كبير بمساعدة جهاز يُعرف باسم تلسكوب هابل. اكتشف هذا التلسكوب مؤخرًا ما يعتقد العديد من علماء الفلك أنه ثقب أسود ، بعد أن ركز على نجم يدور حول الفضاء الفارغ. تم إرسال العديد من الصور إلى الأرض من التلسكوب والتي تُظهر العديد من الصور المحسّنة بالكمبيوتر لتقلبات الإشعاع المختلفة وأنواع أخرى متنوعة من القراءات التي يمكن قراءتها من المنطقة التي يُشتبه في وجود الثقب الأسود فيها. تم عمل العديد من الرسوم البيانية التي توضح كيفية عمل علماء الفلك تعتقد أنه إذا كنت ستبقى بطريقة ما عبر مركز الثقب الأسود ، فستكون هناك قوة جاذبية كافية لإحداث تشوهك في نهاية أخرى في الكون أو ربما إلى كون آخر. الأفكار الإبداعية التي يمكن افتراضها من هذا الاكتشاف لا حصر لها. على الرغم من أن كوننا مليء بالكثير من الظواهر المجيدة غير المبررة ، فمن واجبنا مواصلة استكشافها ومواصلة التعلم ، ولكن في هذه العملية يجب ألا نأخذ أيًا منها كأمر مسلم به. كما قرأت ، تعتبر الثقوب السوداء موضوعًا رئيسيًا في كوننا وتحتوي على الكثير من الفضول بحيث يمكن أن يكون لها استخدامات غير محدودة. الثقوب السوداء هي إحساس لا يزال علماء الفلك في حيرة شديدة تجاهه. يبدو أننا كلما اقتربنا من حل وجودهم ووظائفهم ، ينتهي بنا الأمر بمزيد من الأسئلة. على الرغم من أن هذه الأسئلة تقودنا إلى المزيد والمزيد من المشاكل التي لم تتم الإجابة عليها ، فإننا نبحث عن ملاذ لها ، ونحلم أنه ربما يومًا ما ، أو يومًا بعيدًا ، سوف نفهم جميع المفاهيم وسنكون قادرين على استخدام الكون لصالحنا ونذهب حيث يمكن أن تأخذنا أحلامنا فقط.


عندما يكون الثقب الأسود لا ابتلع كل شيء ، يحدث شيء رائع - الدراسة

تشتهر الثقوب السوداء بكونها قاسية من الناحية الكونية. تبتلع هذه الأجسام ذات الكتلة المضغوطة المواد المحيطة بها ، ولا يمكن حتى للضوء الإفلات من جاذبيتها القوية.

ولكن ماذا يحدث عندما يكون الثقب الأسود غير نشط ، مما يسمح للمواد بالطفو في الفضاء.

لاحظ علماء الفلك مؤخرًا وجود ثقب أسود سلبي نوعًا ما ، لا يؤثر على محيطه في مجموعة مجرات بعيدة. فبدلاً من ابتلاع المادة نفسها ، سمح خمول الثقب الأسود بتكوين النجوم المحيطة بالازدهار.

تم تفصيل الاكتشاف في دراسة نشرت هذا الأسبوع في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

باستخدام مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا ، بالإضافة إلى تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب سبيتزر الفضائي ، لاحظ علماء الفلك الثقب الأسود في مجموعة مجرات تقع على بعد 9.9 مليار سنة ضوئية من الأرض.

تم جذبهم لأول مرة إلى العنقود المجري بسبب نشاطه غير المعتاد في تكوين النجوم. كانت النجوم تتشكل بمعدل كتلة تساوي حوالي 900 شمس جديدة كل عام في مجموعة المجرات التي يطلق عليها اسم سباركس 1049. معدل تشكل النجوم هذا أسرع بـ 300 مرة من المعدل الذي تشكل فيه مجرتنا ، درب التبانة ، النجوم.

كان فريق علماء الفلك وراء الدراسة الجديدة يتساءلون عن مصدر النجوم حديثة الولادة في SpARCS1049 ، ويعتقدون أنه قد يكون له علاقة بالثقب الأسود في العنقود المجري.

كشفت ملاحظات شاندرا الإضافية أنه في حين أن درجة حرارة الغاز في معظم مجموعة المجرات تبلغ حوالي 65 مليون درجة ، إلا أنها أكثر كثافة وبرودة على بعد حوالي 80000 سنة ضوئية من مركز SpARCS1049. هذه المنطقة هي المكان الذي تحدث فيه غالبية التكوين النجمي المكثف لأن النجوم تتطلب غازًا أكثر برودة من أجل أن تولد عندما يصبح الغاز جزيئيًا ويمكن لذراته أن تترابط معًا.

يشير الغاز الأكثر برودة ، عند درجات حرارة منخفضة تبلغ حوالي 10 ملايين درجة ، إلى أن خزانات الغاز الأخرى غير المكتشفة قد بردت إلى درجات حرارة أقل حتى من شأنها أن تمكن كل هذه النجوم من التكون.

نظرًا لأن الثقب الأسود غير نشط ، فإنه لا يؤدي إلى تسخين الغاز المحيط. لذلك ، يمكن أن يبرد الغاز بدرجة كافية ويسمح بهذه الأعداد الهائلة من النجوم.

وقالت جولي هلافاشيك-لاروندو ، الباحثة في جامعة مونتريال في كندا ، والمؤلفة الرئيسية للدراسة ، في بيان: "هذا يذكرني بالتعبير القديم" عندما تكون القطة بعيدًا ، ستلعب الفئران ". "هنا القط أو الثقب الأسود هادئ والفئران أو النجوم مشغولة جدًا."

لطالما افترض علماء الفلك أنه بدون وجود ثقوب سوداء نشطة تبتلع المواد المحيطة في المجرات ، فإن معدلات تكوين النجوم ستكون في أعلى مستوياتها على الإطلاق. الملاحظات التي تم إجراؤها في العنقود المجري SpARCS1049 هي أول نوع من الأدلة على هذا السلوك النظري للثقوب السوداء ، وكيف تؤثر على محيطها.

قال كارتر ريا ، الباحث في جامعة مونتريال والمؤلف المشارك للدراسة ، في بيان: "قد يكون إغلاق هذا النوع من الثقوب السوداء طريقة حاسمة للنجوم لتتشكل في بدايات الكون".

يعتقد فريق الباحثين أيضًا أن نقص الغاز الكثيف في مركز العنقود المجري هو ما يمنع الثقب الأسود من أن يكون وحشًا كونيًا نشطًا بالكامل ، حيث يفتقر الثقب الأسود إلى مصدر للوقود ، مما يمنع الانفجارات.

M⊙yr − 1) يقابله عشرات من kpc من المجرة المركزية. الاندفاع مشترك في الفضاء مع أبرد غاز داخل العنقود ولكنه غير مرتبط بأي مجرة ​​في العنقود. في أقل من 100 مليون سنة ، يمكن أن يشكل هذا التبريد الجامح نفس عدد النجوم كما في مجرة ​​درب التبانة. لذلك ، لا تنتج النجوم داخل العنقود فقط عن طريق تعرية المد والجزر وتعطل المجرات العنقودية ، ولكن يمكن أيضًا إنتاجها عن طريق التبريد الجامح للغازات الساخنة داخل العنقود في الأوقات المبكرة. بشكل عام ، تُظهر هذه الملاحظات التأثير الكبير عندما تفشل ردود الفعل الهائلة للثقب الأسود في العمل في مجموعات. يشيرون إلى أنه في أعلى الكثافات مثل العناقيد والعناقيد البدائية ، قد يكون التبريد الجامح آلية جديدة ومهمة لتغذية الاندفاعات الهائلة لتكوين النجوم في بدايات الكون.


تسجل تلسكوبات ESO اللحظات الأخيرة عندما يلتهم ثقب أسود النجم

رصدت تلسكوبات في المرصد الأوروبي الجنوبي ومنظمات أخرى في جميع أنحاء العالم انفجارًا نادرًا للضوء ناجمًا عن نجم عندما مزقها ثقب أسود هائل. تُعرف هذه الظاهرة باسم حدث اضطراب المد والجزر وعلى بعد 215 مليون سنة ضوئية من الأرض ، كان هذا الحدث هو أقرب توهج تم الإبلاغ عنه على الإطلاق.

تمكن العلماء من تحليل البيانات بتفاصيل غير مسبوقة. في أحداث اضطراب المد والجزر هذه ، عندما يسحب النجم إلى الثقب الأسود ، يصادف النجم شيئًا معروفًا عند التعرق. هذه الحوادث غير عادية وليس من السهل فحصها. تمت ملاحظة هذا الحدث من خلال تلسكوب ESO الكبير جدًا وتلسكوبه التكنولوجي الجديد.

يزعم العلماء أن وميضًا من الضوء حدث مؤخرًا بالقرب من ثقب أسود فائق الكتلة ، وقام الباحثون بالتحقيق بعمق لمعرفة ما يحدث عند التهام نجم. الثقب الأسود & # 8217s الجاذبية الشديدة تمزق النجم إلى تيارات صغيرة من المواد تشبه السباغيتي عندما يقترب نجم جدًا من ثقب أسود فائق الكتلة. ينبعث توهج ساطع من الطاقة يمكن أن يلاحظه علماء الفلك عندما تنهار خيوط رفيعة معينة من المواد عبر الثقب الأسود.

في حين أن انفجار الضوء قوي ومشرق بشكل لا يصدق ، في الماضي ، واجه علماء الفلك صعوبة في التحقيق في التأثير لأن الغبار والحطام يشوهه أحيانًا. وجد الباحثون أنه عندما يستهلك الثقب الأسود نجمًا فإنه يطلق أيضًا انفجارًا قويًا من المواد إلى الخارج التي تعيق الرؤية من الأرض. يحدث ذلك لأن الطاقة المنبعثة من الثقب الأسود تستهلك نجمًا يدفع حطام النجوم إلى الخارج.

في هذه الحالة ، كانت الملاحظة ممكنة لأنه تم اكتشاف حدث اضطراب المد والجزر ، المعروف باسم AT2019qlz ، بعد فترة قصيرة من تمزق النجم. نظرًا لأن الثقب الأسود أطلق تدفقًا للسائل بمعدل يصل إلى 10000 KM / S ، يزعم الباحثون أنه تم اكتشاف هذا الحدث مبكرًا بما يكفي لرؤية ستارة من الغبار والحطام يتم سحبها. يقع AT2019qlz في مجرة ​​حلزونية في كوكبة Eridanus.


تحديث على S2 ، النجم يخترق ثقب أسود مجرة ​​درب التبانة

مفهوم الفنان & # 8217s لمدار النجم S2 (أحيانًا S0-2) ، يظهر باللون الأزرق الفاتح. في الأشهر القليلة المقبلة ، من المتوقع أن يغرق هذا النجم بالقرب من ثقب أسود عملاق في مجرتنا. الصورة عبر S. Sakai / A.Ghez / Keck Observatory / UCLA Galactic Center Group.

أحد الاكتشافات الرائعة لعلم الفلك الحديث هو أن المجرات الكبيرة ، بما في ذلك مجرتنا درب التبانة ، لديها ثقوب سوداء فائقة الكتلة في قلبها. يُطلق على درب التبانة & # 8217s الثقب الأسود المركزي القوس A * (يُنطق & # 8220Sagittarius A star & # 8221) ، أو Sgr A * باختصار ، ومن المعروف أن كتلته تبلغ حوالي 4 ملايين شمس. شاهد علماء الفلك مؤخرًا سحابة غازية تغرق بالقرب من الثقب ، والآن يشاهدون عدة نجوم تدور بالقرب منها ، ولا سيما نجمًا يسمى S2 (أحيانًا S0-2). بفضل الملاحظات الأخيرة & # 8211 المنشورة في مراجعة الأقران مجلة الفيزياء الفلكية in late February, 2018 – astronomers with UCLA’s Galactic Center Group now say they have an “all-clear” to use S2 for a test of Einstein’s Theory of General Relativity.

Until now, it was thought that S0-2 might be a double star. Two stars orbiting each other would have complicated the upcoming gravity test.

But a team of astronomers led by Devin Chu of Hilo, Hawaii – an astronomy grad student at UCLA – has found that S2 doesn’t have a companion:

… at least one that is massive enough to get in the way of critical measurements that astronomers need to test Einstein’s theory.

S2 is young and about 15 times more massive than our sun. That’s good it means it’s bright, helpful because the star is relatively distant from Earth – in contrast to most Milky Way stars we might mention – at 26,000 light-years. Did you catch that number, 26,000 light-years? That’s our approximate distance from the center of the galaxy, and the weird and wonderful physics in play there.

In their recent study, Chu and his colleagues described an analysis of 87 previous measurements of S2, dating back as far as 2000. Of those, 12 were newly reported in this paper, taken between 2014 and 2016.

S2 is expected to make its closest pass by the black hole during 2018, and it’s when the star whips nearest the hole that the relativity test will take place. Astronomers will use the star’s motion to try to confirm the mass of the black hole (now thought to be about 4.15 million solar masses).

And they’ll also use S2’s motion to try to confirm Einstein’s prediction that very strong gravitational fields should “stretch out” wavelengths of light, causing a gravitational red shift.

UCLA grad student Devin Chu is 1st author on the new study, showing that S2 doesn’t have a companion star and clearing the way for the planned relativity tests. Image via Keck Observatory.

Writing at SciFyWire, Bad Astronomer Phil Plait offered his usual great explanation of what’s about to happen:

[S2] orbits Sgr A* on an ellipse that takes about 15 years to complete. The diameter of its orbit is about 300 billion km [200 billion miles], which may sound like a lot, but we’re talking about a supermassive black hole here! That’s close!

And it gets closer. Because the orbit is an ellipse, the star drops down to a mere 18 billion km [11 billion miles] from the black hole, a positively terrifying close approach. That’s only four times farther from the black hole than Neptune is from our sun.

When it does this, the gravity of the black hole is so fierce it’ll accelerate the star to about 6,000 km [4,000 miles] per second — fast enough to cross the continental U.S. in less than a second …

That close to a black hole, relativistic effects predicted by Einstein’s equations start to become important. For example, the light from the star will have to fight the gravity of the black hole to get to us, losing energy on its way out. This is called a gravitational redshift. When an object approaches or moves away from an observer, the light shifts in wavelength a bit, which is just plain old redshift. The amount of the shift depends on the velocity.

In the case of S2, at closest approach gravitational redshift acts like another 200 kilometers per second added to the star’s motion! That’s enough to measure pretty easily, so astronomers should definitely see that.

Infrared image of the center of our Milky Way galaxy. The position of the Milky Way’s central black hole – Sgr A* – is marked by an orange cross. Image via ESO/ MPE/ S. Gillessen et al.

Astronomers with UCLA’s Galactic Center Group said they hope to witness the star being pulled at:

… maximum gravitational strength – a point where any deviation to Einstein’s theory is expected to be the greatest.

Tuan Do, deputy director of the Galactic Center Group, said in a statement:

It will be the first measurement of its kind. Gravity is the least well-tested of the forces of nature. Einstein’s theory has passed all other tests with flying colors so far, so if there are deviations measured, it would certainly raise lots of questions about the nature of gravity!

We have been waiting 16 years for this. We are anxious to see how the star will behave under the black hole’s violent pull. Will S0-2 follow Einstein’s theory or will the star defy our current laws of physics? We will soon find out!

Astronomers with UCLA’s Galactic Center Group gather for a photo during a visit to Keck Observatory, located atop Maunakea, Hawaii. Members of the group will return to this site in the spring of 2018 to begin observations of S2 as the star travels towards its closest distance to our Milky Way’s central supermassive black hole. Image via Keck Observatory.

By the way, in other news about our Milky Way’s black hole, scientists expect the first direct image of Sgr A* soon. So there are big, important research projects in play this year related to the supermassive black hole in the center of our galaxy.

Watch for the results of both, later in 2018.

Bottom line: Astronomers report an “all clear” – no companion found for S2, the star orbiting near our Milky Way’s central black hole. They hope to use this star later in 2018 for a test of Einstein’s Theory of General Relativity.


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