تنمو الثقوب السوداء عن طريق التغذي على المواد التي تسحبها مجالات جاذبيتها الشديدة نحوها. تتجمع تلك الوجبة الواردة في قرص من الغاز الساخن والغبار - واحد يومض مثل نار المخيم. وجد علماء الفلك الآن أن مراقبة التغيرات في تلك الومضات يمكن أن تكشف عن شيء ثبت أنه من الصعب قياسه:ثقل العملاق.
يقول كولين بيرك:"إنها طريقة جديدة لوزن الثقوب السوداء". إنه عالم فلك بجامعة إلينوي في أوربانا شامبين. يقول فريقه إن هذه الطريقة يمكن استخدامها لقياس أي جسم سماوي بقرص تراكم. حتى أنه قد يساعد في اكتشاف الثقوب السوداء متوسطة الحجم التي طال انتظارها. وصف فريق بورك أسلوبه الجديد في 13 أغسطس العلوم .
الشرح:ما هي الثقوب السوداء؟
ليس من السهل قياس كتلة الثقب الأسود. للبدء ، من الصعب حقًا رؤية هؤلاء العمالقة المظلمة. لكن في بعض الأحيان يكشف الثقب الأسود عن نفسه عندما يتغشى. عندما يسقط الغاز والغبار فيه ، تنتظم هذه المادة في قرص. على طول الطريق ، ستسخن هذه المادة إلى درجات حرارة بيضاء. في بعض الحالات ، يمكن لهذا القرص أن يتفوق على جميع النجوم مجتمعة الموجودة في المجرة المضيفة للثقب الأسود.
هناك طريقة أخرى لقياس الثقب الأسود. يمكن أن يكشف قطرها عن كتلتها باستخدام نظرية النسبية العامة لأينشتاين. لكن فقط تلسكوب Event Horizon الذي يمتد على الكرة الأرضية هو الذي تمكن من إجراء هذا النوع من القياس. وحتى الآن ، تم القيام بذلك لثقب أسود واحد فقط. تم وزن الثقوب السوداء الأخرى من خلال ملاحظات لتأثيرها على المواد من حولها. لكن هذا يتطلب الكثير من البيانات ولا يعمل مع كل ثقب أسود هائل.
على أمل العثور على طريقة أخرى ، لجأ فريق بورك إلى أقراص التراكم.
تلك الومضات الغامضة
علماء الفلك غير متأكدين من سبب وميض أقراص الثقوب السوداء. يبدو أن التغييرات الصغيرة في الضوء تتحد لتفتيح أو تخفت القرص بأكمله على مدى فترة من الزمن. ألمح بحث سابق إلى أن الوقت الذي يستغرقه القرص ليتلاشى ، ويضيء ويتلاشى مرة أخرى مرتبط بكتلة ثقبه الأسود الجائع. لكن تلك الادعاءات كانت مثيرة للجدل. يقول بورك إنهم لم يغطوا النطاق الكامل لكتل الثقوب السوداء.
لذلك قام هو وبعض زملائه بتجميع ملاحظات لـ 67 ثقوبًا سوداء تغذي بشكل نشط. كانت كتلة كل منها معروفة بالفعل. امتدت كتلتها ما بين 10000 إلى 10 مليارات ضعف كتلة شمسنا. بالنسبة لأصغر هذه الثقوب السوداء ، تغيرت الوميض على فترات زمنية تتراوح من ساعات إلى أسابيع. كانت الثقوب السوداء الهائلة ، التي يتراوح حجمها بين 100 مليون و 10 مليارات مرة من كتلة الشمس ، تومض بشكل أبطأ. قد يستمر وقت كل وميض بضع مئات من الأيام.
كان هذا هو التلميح ، كما يقول بيرك. إذا كانت هذه العلاقة تنطبق على النطاق الكامل للثقوب السوداء فائقة الكتلة ، كما يقول - من الصغيرة إلى الكبيرة - إذن "ربما تكون ميزة عالمية".
لنتعرف على الثقوب السوداء
بدافع الفضول ، نظر فريقه أيضًا إلى الأقزام البيضاء. هذه جثث متراصة من النجوم ربما تكون بحجم الشمس. الآن هم أصغر بكثير - من بين أصغر الكائنات التي تستضيف باستمرار أقراص التراكم. ووجد فريق بورك أن أقراص القزم البيضاء تتبع نفس العلاقة الجديدة بين سرعة الوميض والكتلة.
لم تغطي الثقوب السوداء التي درسها الباحثون النطاق الكامل المحتمل للكتل. تم التعرف على عدد قليل من الثقوب السوداء بكتل تتراوح بين 100 و 100000 مرة من كتلة الشمس. هناك العديد من المرشحين المحتملين في هذا النطاق. حتى الآن ، تم تأكيد واحد فقط. في المستقبل ، قد يخبر هذا الارتباط بين وميض القرص وكتلة الثقوب السوداء علماء الفلك بالضبط عن معدل وميض القرص الذي يجب استكشافه عند صيد الوحوش متوسطة الحجم - إذا كانت موجودة ، كما يقول بيرك.
فيفيان بالداسار عالمة فيزياء فلكية تعمل في جامعة ولاية واشنطن في بولمان. تدرس الثقوب السوداء في المجرات القزمية. قد تحافظ هذه المجرات على بعض خصائص الثقوب السوداء القديمة التي تشكلت في بدايات الكون. ووجدت أن أحد أكبر التحديات التي تواجهها هو قياس كتل الثقوب السوداء. وتقول إن "النتائج المثيرة للغاية للدراسة الجديدة ... سيكون لها تأثير كبير على بحثي ، وأتوقع العديد من الأبحاث الأخرى أيضًا".
يقول بورك إن طريقة الوميض أبسط من أي تقنية سابقة لوزن الثقوب السوداء. لكنه يحذر ، ليس بالضرورة أن يكون أسرع. ستحتاج الثقوب السوداء الأكثر ضخامة ، على سبيل المثال ، إلى مئات الأيام من الملاحظات ، أو ربما سنوات ، لاستنباط معدلات الوميض التي قد تكشف عن كتلتها.
ومع ذلك ، فإن المراصد القادمة تخطط بالفعل لجمع مثل هذه البيانات. من المتوقع أن يبدأ مرصد Vera C. Rubin في مراقبة السماء بأكملها كل ليلة في غضون عام أو عامين. يقول بيرك إنه بمجرد تشغيله لفترة كافية ، فإن البيانات اللازمة لوزن الثقوب السوداء "ستسقط مجانًا". "نحن نبني بالفعل [هذا المرصد]. يمكننا كذلك القيام بذلك. "
