حقوق الصورة: هابل
تقع المجرة الحلزونية PGC 69457 بالقرب من حدود كوكبات السقوط Pegasus و Aquarius على بعد 3 درجات جنوبًا من الحجم الثالث Theta Pegasi - ولكن لا تحفر هذا المنكسر 60mm للبحث عنه. المجرة في الواقع على بعد 400 مليون سنة ضوئية ولها سطوع واضح بقوة 14.5. لذا قد يكون الخريف القادم وقتًا جيدًا للتواصل مع صديقك الفلكي الذي يتجه دائمًا إلى الغروب للابتعاد عن أضواء المدينة وهو يرتدي آلة هواة أكبر وأكبر بكثير ...
لكن هناك الكثير من المجرات ذات الحجم 14 في السماء - ما الذي يجعل PGC 69457 مميزًا جدًا؟
بادئ ذي بدء ، فإن معظم المجرات لا "تحجب" رؤية الكوازار البعيدة (QSO2237 + 0305). وفي حالة وجود الآخرين ، فإن القليل فقط لديهم التوزيع الصحيح للأجسام عالية الكثافة اللازمة للتسبب في "انحناء" الضوء بطريقة مرئية لجسم غير مرئي. مع PGC 69457 ، لن تحصل على مشاهد واحدة - بل أربعة - منفصلة من حيث الحجم 17 من نفس الكوازار لمشكلة إعداد أنبوب تروس واحد 20 بوصة dobsonian. هل تستحق ذلك؟ (هل يمكنك أن تقول "تضاعف متعة المشاهدة أربع مرات"؟)
لكن الظاهرة الكامنة وراء وجهة النظر هذه أكثر إثارة للاهتمام لعلماء الفلك المحترفين. ماذا يمكننا أن نتعلم من مثل هذا التأثير الفريد؟
النظرية راسخة بالفعل - توقع ألبرت أينشتاين ذلك في "النظرية النسبية العامة" لعام 1915. كانت فكرة أينشتاين الأساسية هي أن المراقب الذي يمر بتسارع وواحد ثابت في مجال الجاذبية لا يستطيع أن يميز الفرق بين الاثنين حول "وزنهم" ". من خلال استكشاف هذه الفكرة على أكمل وجه ، أصبح من الواضح أنه ليس فقط المادة ولكن الضوء (على الرغم من كونه بلا كتلة) يمر بنفس النوع من الارتباك. ولهذا السبب ، فإن الضوء الذي يقترب من مجال الجاذبية بزاوية "يتسارع نحو" مصدر الجاذبية - ولكن نظرًا لأن سرعة الضوء ثابتة ، فإن هذا التسارع يؤثر فقط على مسار الضوء وطول الموجة - وليس سرعته الفعلية.
تم الكشف عن عدسة الجاذبية نفسها لأول مرة خلال كسوف الشمس الكلي لعام 1919. وقد اعتبر هذا تحولًا طفيفًا في مواقع النجوم بالقرب من هالة الشمس كما تم التقاطها على لوحات التصوير الفوتوغرافي. بسبب هذه الملاحظة ، نحن نعلم الآن أنك لا تحتاج إلى عدسة لثني الضوء - أو حتى الماء لكسر صورة أولئك الذين يسبحون في البركة. يأخذ الضوء مثل المادة المسار الأقل مقاومة وهذا يعني اتباع منحنى الجاذبية للفضاء وكذلك المنحنى البصري للعدسة. إن الضوء من QSO2237 + 0305 يفعل فقط ما يحدث بشكل طبيعي من خلال تصفح ملامح "الزمكان" التي تدور حول النجوم الكثيفة التي تقع على طول خط الرؤية من مصدر بعيد عبر مجرة أكثر مجاورة. الشيء المثير للاهتمام حقًا في صليب أينشتاين هو ما يخبرنا به عن جميع الجماهير المعنية - تلك الموجودة في المجرة التي تكسر الضوء ، والكبير في قلب الكوازار الذي مصدره.
وجد الباحثون في الفيزياء الفلكية الكورية دونغ ووك لي (وآخرون) من جامعة سيجونغ بالاشتراك مع الفيزيائي الفلكي البلجيكي ج. سورديز (وآخرون) من جامعة لييج ، في بحثهم المعنون "إعادة بناء منحنيات ضوء العدسات الدقيقة لصليب أينشتاين" دليلاً على وجود قرص تراكم حول الثقب الأسود في كوازار QSO2237 + 0305. كيف يمكن لمثل هذا الشيء أن يكون ممكنًا في المسافات؟
بشكل عام ، تقوم العدسات "بجمع الضوء وتركيزه" وتلك "العدسات الجاذبية" (يفترض Lee على الأقل خمس أجسام منخفضة الكتلة ولكن مكثفة للغاية) داخل PGC 69457 ، تفعل نفس الشيء. بهذه الطريقة ، الضوء من الكوازار الذي يسافر بعيدًا بعيدًا عن أدواتنا "يلتف" حول المجرة ليأتي نحونا. ولهذا السبب ، "نرى" 100000 مرة تفاصيل أكثر من الممكن. ولكن هناك مشكلة: على الرغم من الحصول على دقة أكبر 100000 مرة ، لا نزال نرى الضوء فقط ، وليس التفاصيل. ولأن هناك العديد من الكتل التي تكسر الضوء في المجرة ، فإننا نرى أكثر من منظر واحد للكوازار.
للحصول على معلومات مفيدة من الكوازار ، يجب عليك جمع الضوء على فترات طويلة من الزمن (من شهور إلى سنوات) واستخدام خوارزميات تحليلية خاصة لجمع البيانات الناتجة معًا. الطريقة المستخدمة من قبل Lee والمنتسبين لها تسمى LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (HAE نفسها هي اختصار لأحداث التضخيم العالية). باستخدام LOHCAM والبيانات المتاحة من OGLE (تجربة العدسة البصرية الجاذبية) و GLIPT (مشروع التوقيت العالمي للعدسة الجاذبية) ، قرر الفريق ليس فقط أن LOHCAM يعمل كما هو متوقع ، ولكن قد يتضمن QSO2237 + 0305 قرصًا قابلًا للكشف (الذي يستمد منه المادة لتشغيل محركها الخفيف). كما حدد الفريق الكتلة التقريبية للثقب الأسود للكوازارات ، وحجم المنطقة فوق البنفسجية التي تشع منها ، ويقدر الحركة العرضية للثقب الأسود أثناء تحركه بالنسبة للمجرة الحلزونية.
يُعتقد أن الثقب الأسود المركزي في Quasar QSO2237 + 0305 له كتلة مجمعة تبلغ 1.5 مليار شموس - وهي قيمة تنافس تلك التي تمثل أكبر الثقوب السوداء المركزية المكتشفة على الإطلاق. يمثل هذا العدد الكتلي 1٪ من إجمالي عدد النجوم في مجرتنا درب التبانة. وفي الوقت نفسه ، وبالمقارنة ، فإن الثقب الأسود QSO2237 + 0305 هو أكبر بحوالي 50 مرة من ذلك الموجود في مركز مجرتنا.
استنادًا إلى "القمم المزدوجة" في اللمعان من الكوازار ، استخدم Lee et al LOHCAM أيضًا لتحديد حجم قرص تراكم QSO2237 + 0305 واتجاهه ، واكتشف منطقة حجب مركزية حول الثقب الأسود نفسه. يبلغ قطر القرص نفسه ثلث سنة ضوئية تقريبًا ويتم تشغيله تجاهنا.
تأثرت؟ حسنًا ، دعنا نضيف أيضًا أن الفريق حدد الحد الأدنى لعدد العدسات الدقيقة والكتل ذات الصلة الموجودة في مجرة العدسة. اعتمادًا على السرعة العرضية المفترضة (في نمذجة LOHCAM) ، فإن أصغر نطاق يتراوح من نطاق عملاق الغاز - مثل كوكب المشتري - من خلال شمسنا.
فكيف يعمل هذا الشيء "الحفرة"؟
راقب مشروعا OGLE و GLIPT التغيرات في شدة تدفق الضوء المرئي إلينا من كل من المشاهدات الأربعة عشر من الكوازار. نظرًا لأن معظم الكوازارات غير قابلة للحل ، بسبب مسافاتها الكبيرة في الفضاء ، بواسطة التلسكوب. لا يُنظر إلى التقلبات في السطوع إلا كنقطة واحدة من البيانات استنادًا إلى سطوع الكوازار بأكمله. ومع ذلك ، يقدم QSO2237 + 0305 أربع صور للكوازار وكل صورة تسلط الضوء على لمعان نشأ من منظور مختلف للكوازار. من خلال المراقبة التلسكوبية لجميع الصور الأربع في وقت واحد ، يمكن الكشف عن اختلافات طفيفة في كثافة الصورة وتسجيلها من حيث الحجم والتاريخ والوقت. على مدى عدة أشهر إلى سنوات ، يمكن أن يحدث عدد كبير من "أحداث التضخيم العالية". يمكن بعد ذلك تحليل الأنماط التي تظهر من حدوثها (من عرض حجم 17 إلى التالي) لإظهار الحركة والشدة. خارج هذا عرض عالي الدقة للبنية غير المرئية عادة داخل الكوازار ممكن.
هل يمكنك أنت وصديقك مع ذلك 20 بوصة دوب نيوتونيان القيام بذلك؟
بالتأكيد - ولكن ليس بدون بعض المعدات باهظة الثمن والتعامل الجيد مع بعض خوارزميات التصوير الرياضي المعقدة. قد يكون مكانًا رائعًا للبدء ، هو ببساطة البحث في المجرة والتعليق مع الصليب لبعض الوقت ...
كتبه جيف بربور
