شاهد علماء الفلك الثقب الأسود يتطور في الزمكان كما تنبأ أينشتاين منذ أكثر من 100 عام

لقد رأى علماء الفلك الزمكان نفسه يتمايل بالقرب من الدوران الثقب الأسود لأول مرة. ويؤكد هذا الاكتشاف، الذي تم الكشف عنه أثناء تدمير النجم، التنبؤ الرئيسي لنظرية النسبية لأينشتاين.

حقق الكون إنجازًا نادرًا للعلماء الذين كانوا يبحثون عن أحد أصعب التأثيرات التي يمكن ملاحظتها في الكون.

وفي بحث منشور في تقدم العلومأعلن علماء الفلك عن أول اكتشاف مباشر للتشوه الدوامي في الزمكان الناتج عن دوران سريع الثقب الأسود.

أول منظر مباشر لسحب إطار الثقب الأسود

تُسمى هذه الظاهرة بمبادرة Lense-Thirring، والمعروفة أيضًا باسم سحب الإطار. ويصف كيف يقوم ثقب أسود دوار بتحريف الزمكان حوله، وسحب المادة القريبة منه، مما يتسبب في تمايل مسارات النجوم والغاز ببطء.

وقاد فريق البحث المراصد الفلكية الوطنية في الأكاديمية الصينية للعلوم، بدعم من جامعة كارديف. ركزوا على جسم يعرف باسم AT2020afhd، وهو حدث اضطراب المد والجزر (TDE) الذي تم فيه تدمير نجم بعد أن كان يتجول بالقرب من ثقب أسود هائل.

يكشف النجم الممزق عن قرص دوار ونفاثات

وعندما تمزق النجم، استقر حطامه في قرص يدور بسرعة حول الثقب الأسود. وفي الوقت نفسه، تم إطلاق نفاثات قوية من المواد إلى الخارج بسرعة قريبة من سرعة الضوء.

ومن خلال دراسة الأنماط المتكررة في الأشعة السينية وإشارات الراديو من هذا الحدث، وجد العلماء أن كلاً من القرص والتدفق كانا يتمايلان معًا. تتكرر هذه الحركة المنسقة كل 20 يومًا، مما يوفر إشارة واضحة لتأثير التواء الزمكان.

تأكيد التنبؤ منذ قرن من الزمان

تم اقتراح الفكرة وراء هذا التأثير لأول مرة من قبل أينشتاين في عام 1913 وتم وصفها لاحقًا رياضيًا من قبل لينس وثيرينج في عام 1918. وتؤكد هذه الملاحظات الجديدة التنبؤ الرئيسي للنسبية العامة وتعطي الباحثين طريقة جديدة للتحقيق في دوران الثقب الأسود، وكيفية سقوط المادة في الثقوب السوداء، وكيف يتم إطلاق النفاثات.

قال الدكتور كوزيمو إنسيرا، وهو قارئ في كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة كارديف وأحد المؤلفين المشاركين في الورقة: “تظهر دراستنا الدليل الأكثر إقناعًا حتى الآن على مبادرة لينس-ثيرينغ – وهو ثقب أسود يسحب الزمكان معه بنفس الطريقة التي قد يسحب بها الجزء العلوي الدوار الماء من حوله في دوامة”.

“هذه هدية حقيقية للفيزيائيين حيث نؤكد التنبؤات التي تم التوصل إليها منذ أكثر من قرن من الزمان. ليس هذا فحسب، بل تخبرنا هذه الملاحظات أيضًا بالمزيد عن طبيعة TDEs – عندما يتم تمزيق نجم بواسطة قوى الجاذبية الهائلة التي يمارسها الثقب الأسود.

“على عكس TDEs السابقة التي تمت دراستها، والتي تحتوي على إشارات راديوية ثابتة، أظهرت إشارة AT2020afhd تغيرات قصيرة المدى، والتي لم نتمكن من عزوها إلى إطلاق الطاقة من الثقب الأسود والمكونات المحيطة به. وهذا يؤكد أيضًا تأثير السحب في أذهاننا ويقدم للعلماء طريقة جديدة لسبر الثقوب السوداء.”

كيف كشفت التلسكوبات عن هذا التأثير

وللكشف عن إشارة سحب الإطار، قام الفريق بتحليل ملاحظات الأشعة السينية من مرصد نيل جيرلز سويفت (Swift) وبيانات الراديو من Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).

كما قاموا بدراسة تكوين وسلوك المواد المحيطة باستخدام التحليل الطيفي الكهرومغناطيسي. وقد ساعدهم ذلك في تحديد بنية وخصائص المادة المعنية وتأكيد العملية الفيزيائية الأساسية.

يوضح الدكتور إنسيرا: «من خلال إظهار أن الثقب الأسود يمكنه سحب الزمكان وخلق تأثير سحب الإطار، فقد بدأنا أيضًا في فهم آليات العملية».

“لذلك، بنفس الطريقة التي يخلق بها الجسم المشحون مجالًا مغناطيسيًا عندما يدور، فإننا نرى كيف يقوم جسم دوار ضخم – في هذه الحالة ثقب أسود – بتوليد مجال مغناطيسي الجاذبية الذي يؤثر على حركة النجوم والأجسام الكونية الأخرى القريبة.

“إنه تذكير لنا، خاصة خلال موسم الأعياد عندما نحدق في سماء الليل بتعجب، بأن لدينا الفرصة للتعرف على المزيد من الأشياء غير العادية في جميع الاختلافات والنكهات التي أنتجتها الطبيعة.”

المرجع: “اكتشاف التباطؤ القرصي النفاث في حدث اضطراب المد والجزر” بقلم يانان وانغ، زيكون لين، لينهوي وو، وي-هوا لي، شويوان وي، شوانغ-نان تشانغ، لونغ جي، سانتياغو ديل بالاسيو، رانييري د. بانوس شارالامبوبولوس، ديفيد آر إيه ويليامز-بالدوين، تشو-هينج ياو، فو-جو شيه، ديفو بو، هوا فنغ، شينوو كاو، هونغتشو وو، وينكسيونج لي، إيرلين تشياو، جيورجوس ليلوداس، جوزيف بي أندرسون، زينوين شو، ديراج آر باشام، هو زو، مات نيكول، توماس ويفرز، توماس إي. مولر برافو، جينغ وانغ، جيان يان وي، يو لي تشيو، وي جيان غو، كلوديا ب. غوتيريز، ماريوس غرومادزكي، كوزيمو إنسيرا، ليديا ماكريجياني، فرانشيسكا أونوري، تانيا بيتروشيفسكا، دييغو ألتاميرانو، لويس جالباني، ميغيل بيريز توريس وتينغ وان تشين، 10 سنوات ديسمبر 2025, تقدم العلوم.
دوى: 10.1126/sciadv.ady9068

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.