تساؤلات عديدة تشغل أذهان العديد ممن سعموا عن التقاط أول صورة لـ”الثقب الأسود” أو “الوحش الجائع”، خاصة ممن ليست لديهم اهتمامات بالاكتشافات العلمية، أو الفيزياء بوجه خاص، فى ظل اهتمام العديد ممن تابعوا هذا الحدث العالمى، وعلقوا عليه عبر العديد من منصات التواصل الاجتماعى.
فى البداية، يعد التقاط أول صورة لـ”الثقب الأول” أو “الوحش الجائع”، يوما كبيرا فى علم الفلك، ولا يقتصر الاحتفاء بهذا الحدث على أهل العلم، بل هو بمثابة إيجاد دلائل على ما كان يتم وصفه بالأساطير العلمية، التى شغلت أذهان آلاف العلماء فى العالم، حتى أن الأمر يتعلق بالتقاط صورة لأثر الثقب الأسود باستخدام Event Horizon Telescope، بعد تعاون دولى من التلسكوبات الراديوية فى جميع أنحاء العالم، نتج عنه الكشف عن هذه الصورة لمواد حول ثقب أسود ضخم للغاية فى وسط مجرة يبعد عن كوكب الأرض بنحو 55 مليون سنة ضوئية.
وفى هذا السياق فإننا نجيب فى هذا التقرير على تساؤلات تشغل أذهان العديد من غير المتخصصين فى علم الفيزياء، وتتعلق بالثقب الأسود.
أثر الثقب الأسود
هل من الصعب رؤية الثقب الأسود لأنه أسود ويمتص الضوء؟
لا، فصحيح أن الثقوب السوداء سوداء. وعادة ما نرى أشياءً مثل النجوم، لأن الضوء الذى ينبعث منها نلتقطه بأعيننا، وأن الثقوب السوداء سميت بهذا الاسم لأنها سوداء بالفعل، ولا ينبعث منها ضوء مرئى، ولا ينبعث منها أى شىء، بقدر ما تمتص هى كل ما يمر أمامها، إلا أن هذه ليست المشكلة الكبيرة فى وجود ثقب أسود.
وبالتالى، فإن رؤية الثقب الأسود، تعتمد فى الأساس على وجوده فى النظام الشمسى، ويمكن رؤية أثر ذلك مما يدور حول الثقب الأسود. وإذا كنت قد شاهدت فيلم Interstellar، فقد يكون لديك شعور ما يتعلق بقرب الثقب الأسود، خاصة أن هذا الفيلم قام على تصور بمساعدة عالم الفيزياء الفلكية كيب ثورن، وهو فيزيائى، وعالم فلك أمريكى (1 يونيو 1940).
لكن الصعوبة فى رؤية الثقب تتمثل فى صغر حجمه وفقا لبعده عنا، إلا أن صغره هنا لا تنعى أنه فى حجم “نملة”، بل إن الإنسان يبدو صغيرا عند النظر إليه من مسافة ميل واحد، لكننا هنا لسنا بحاجة إلى التفكير فقط فى حجمه، بل فى بُعده.
أحد التيليسكوبات المستخدمة فى تصوير أثر الثقب الأسود
ماذا عن حجم هذه الأشياء حول الثقب الأسود؟
نعم إنها ضخمة. لكنها تبعد أيضا عنا بنحو 55 مليون سنة ضوئية. وهذا يعنى أنه بعيدًا جدًا عن أن الضوء (السفر بسرعة 3 × 108 متر فى الثانية) سيستغرق الوصول إلى هناك 55 مليون سنة، ما يعنى أنه بعيد جدًا، وسيكون للثقب الأسود على الأقل الجزء الذى يمكنك رؤيته من خلال الحجم الزاوى يبلغ نحو 40 ميكروثانية.
ما ميكروثانية؟
يتم تقسيم الدائرة إلى درجات، يمكن تقسيم كل درجة إلى 60 دقيقة، وكل دقيقة 60 ثانية، ثم إذا قسمت هذا القوس إلى مليون قطعة، فستحصل على جزء من الثانية. تذكر كيف يكون القمر 0.5 درجة فى حجم الزاوى كما نراها من الأرض؟ وهذا يعنى أن الحجم الزاوى للقمر يزيد بمقدار 45 مليون مرة عن حجم الثقب الأسود، وهذا يعنى أنه يصعب تحديد الثقب الأسود للحصول على صورة له.
إذا كان من الصعب رؤية الأشياء ذات الزوايا الدقيقة فكيف نرى الأشياء حول الثقب الأسود؟
الأمر يعتمد دقة التلسكوب من خلال أمرين: حجم الفتحة وطول موجة الضوء. باستخدام أطوال موجية أصغر (مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية) يعطى دقة أفضل. لكن فى هذه الحالة يستخدم التلسكوب طول موجة من الضوء فى نطاق ملليمتر. هذا هو الطول الموجى وهو كبير جدا بالمقارنة مع الضوء المرئى، والذى هو فى حدود 500 نانومتر.
هذا يعنى أن الطريقة الوحيدة للتغلب على حد الانعراج هى صنع تليسكوب أكبر. هذا هو بالضبط ما يفعله تلسكوب حدث الأفق. إنه يجعل التلسكوب بحجم الأرض، ليتمكن من أخذ البيانات من التلسكوبات الراديوية المتعددة فى أجزاء مختلفة من العالم، ومن ثم يتم دمج البيانات لجعلها فى تليسكوب GIANT واحد، وهذه عملية بالغة الصعوبة، مع استخدام عدد قليل من التلسكوبات، فيتم عمل تقنية وتحليل لتحديد الصورة الأكثر احتمالًا من البيانات التى تم جمعها. وهو ما يسمح بالتقاط صورة لشىء صغير جدًا مثل الأشياء الموجودة حول الثقب الأسود.
محاكاة للعديد من الثقوب السوداء
هل هذه صورة حقيقية لثقب أسود؟
إذا نظرت إلى التلسكوب ورأيت المشترى، فأنت تشاهد كوكب المشترى بالفعل. لأن ضوء الشمس ينعكس على سطح المشترى ثم ينتقل عبر التلسكوب ومن ثم إلى عينيك.
إلا أن هذا لم يحدث مع الثقب الأسود. الصورة التى تراها ليست حتى فى النطاق المرئى. إنها صورة راديو تستخدم أطوال موجية من الضوء فى منطقة الراديو.
ما الفرق بين موجات الراديو والضوء المرئى؟
هو فقط الطول الموجى الذى هو مختلف. كل من موجات الضوء والراديو هى موجات كهرومغناطيسية. إنها انتشار لحقل كهربائى متغير إلى جانب مجال مغناطيسى متغير فى نفس الوقت. تنتقل هذه الموجات بسرعة الضوء – لأنها خفيفة. ومع ذلك، بما أن للإذاعة والضوء المرئى أطوال موجية مختلفة، فإنها تتفاعل بشكل مختلف مع المادة. إذا قمت بتشغيل الراديو الخاص بك داخل منزلك، يمكنك الحصول على إشارة من محطة إذاعية قريبة. هذه الموجات اللاسلكية تمر من خلال الجدران، لكن الضوء المرئى، من ناحية أخرى، لا يمر عبر الجدران.
أثر الثقب الأسود ومحاكاة للثقب الأسود
هذا ينطبق أيضا على الصور، إذا كان لديك ضوء مرئى من كائن ما، فيمكنك رؤيته بعينك ويمكنك تسجيل هذه الصورة فى فيلم أو باستخدام جهاز كاشف رقمى (كاميرا CCD). يمكن بعد ذلك عرض هذه الصورة باستخدام شاشة كمبيوتر بحيث ترى إلى حد كبير شكلها الفعلى. وهذا هو ما يحدث عند عرض صورة ضوء مرئى للقمر.
تليسكوبات لتصوير أثر الثقب الأسود
بالنسبة للأشياء الموجودة حول الثقب الأسود، فهى ليست صورة ضوئية مرئية. إنها صورة إذاعية. يمثل كل بكسل على الصورة التى تراها بعض الطول الموجى الخاص لموجة الراديو. عندما ترى الأجزاء البرتقالية من الصورة، فهذا يمثل تمثيلًا زائفًا للألوان لطول الموجة فى مكان ما نحو 1 ملليمتر. يحدث الشىء نفسه إذا كنت تريد رؤية صورة من الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة فوق البنفسجية. يتعين علينا تحويل هذه الأطوال الموجية إلى شىء نراه.
ومن هنا فإن هذه الصورة للثقب الأسود ليست صورة عادية. إنها ليست شيئًا يمكنك رؤيته إذا نظرت إلى التلسكوب، إلا أنها لا تزال رائعة.
