بفضل التقدم الذي أُحرِزَ في التكنولوجيا المتعلقة بمجال الفلك، أصبح من الممكن قياس السرعة التي تدور بها المادة حول ثقب أسود على الأقل في حالة الأمثلة القريبة نسبيًّا من كوكب الأرض. ويتمثل أحد أكبر التحدّيات في صعوبة الحصول على معلومات على مقياس زاوي دقيق بدرجة كافية. فمقدار الاستبانة المكانية المطلوبة يجب أن يكون أدق 100 مرة على الأقل، إن لم يكن 1000 مرة، من الاستبانة التي عادةً ما تتحقق باستخدام التلسكوبات البصرية. ومن حيث المبدأ، تتمثل طريقة تحقيق استبانة أدق باستخدام التلسكوب في إجراء الأرصاد عند أطوال موجية أقصر وإنشاء تلسكوب أكبر، لا سيما لتقليل النسبة بين الطول الموجي الذي يُجرى الرصد عنده وقطر التلسكوب المستخدم.

ولكن مع الأسف، فالحل الثاني سرعان ما يُصبح باهظًا إلى حدٍّ بشع بسرعة كبيرة، فيما ينقل الحل الأول أطوال الرصد الموجية المرئية المعتادة إلى نطاق الأشعة فوق البنفسجية، التي يبدو لها غلاف الأرض الجوي مُعتمًا بعض الشيء. وتتمثل طريقة تحقيق نسبة أصغر بين الطول الموجي وقطر التلسكوب، على عكس ما قد يتبادر إلى الذهن بالبديهة، في إجراء الأرصاد عند الأطوال الموجية الراديوية (وهي أطوال موجية أطول بكثير سواء من الطول الموجي للضوء المرئي أو الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية) التي عادةً ما يبدو الغلاف الجوي والغلاف الأيوني شفافين لها، وافتراض أنَّ قطر التلسكوب يكاد يُساوي قطر الأرض.

ويتضمن هذا النهج بضع مسائل تقنية تستدعي مناقشتها قليلًا؛ إذ اتضح أنه من الممكن، بفضل بعض النظريات والمعادلات الرياضية المفيدة جدًّا التي ابتكرها عالم الرياضيات الفرنسي جان باتيست جوزيف فورييه، استعادة جزء كبير من الإشارة التي سترصدها فتحة تلسكوب كاملة، حتى وإن لم تكن مساحة التجميع الفعلية موجودة إلَّا في أجزاء فرعية متناثرة من الفتحة الكاملة التي كانت ستُصبح الخيار المفضَّل الأمثل. فإذا كانت الإشارات الصادرة من الهوائيات المنفصلة (التي يُشبه كل منها تلسكوبًا مفردًا انظر شكل 7-3 الذي يوضح «مصفوفة الخط الأساسي الطويل جدا») مترابطة معا، من الممكن إعادة إنشاء صور لمناطق صغيرة من السماء تحتوي على تفاصيل دقيقة بقدر دقة التفاصيل التي كان سيمكن الحصول عليها لو كان من الممكن إنشاء تلسكوب كامل بحجم الأرض. وعلى سبيل إعطاء فكرة عن مدى دقة هذه الاستبانة ليس إلا، تخيل أنني كنتُ أقف فوق مبنى إمباير ستيت في نيويورك، وأنك كنتَ تقف في سان فرانسيسكو. بهذا المستوى من الاستبانة سيمكن توضيح تفاصيل قريبة جدا من بعضها بمسافات فاصلة تساوي حجم ظفر إصبعي الصغير. (أحاول تجاهل حقيقة أنَّ الأرض كرة، ولذا لا يُوجد خط رؤية مباشر بين سان فرانسيسكو ومبنى إمباير ستيت، لكنكم تفهمون الفكرة) هذا يعني أنَّ استخدام أدوات مثل «مصفوفة الخط الأساسي الطويل جدا» يُتيح رؤية سمات مفردة تبعد عن بعضها أقل من شهر ضوئي في مجرات أخرى.

شکل 7-3: تصور فني عن مصفوفة الخط الأساسي الطويل جدًّا من الهوائيات التي تُعطي، مجتمعةً، صورًا ذات استبانة مساوية للاستبانة التي كانت ستتحقق باستخدام تلسكوب له فتحة ذات قطر يُساوي جزءًا كبيرًا من قُطر الأرض.

تُشكّل الاستبانة العالية عبر صورة ما بالمعنى المكاني، والاستبانة العالية بالمعنى الطيفي (بمعنى أنَّ المرء يستطيع تمييز الأطوال الموجية لسماتٍ مُعينة في طيفٍ ما بدقة شديدة) مزيجًا قويًا جدًّا. فقد استخدم فريق بقيادة جيم موران من جامعة هارفارد «مصفوفة الخط الأساسي الطويل جدًّا»، مستفيدين من تأثير دوبلر، في إجراء عمليات للقرص التراكمي المحيط بالثقب الأسود المركزي لدى مجرة قريبة تُسمى مجرة «إن جي سي 4258». قاسوا التباين في الطول الموجي لإشارة طيفية معينة («ميزر مائي») عبر القرص التراكمي الدوّار، واستخدموا هذا الانزياح نحو الأحمر ونحو الأزرق، أثناء اقتراب المادة التي تبعث إشعاع الميزر من كوكب الأرض وابتعادها عنها، لاكتشاف التباين في السرعة التي تدور بها المادة حول الثقب الأسود عند مسافة معينة. وتؤكد هذه البيانات الجميلة للغاية أنَّ المادة تدور حول الثقب الأسود بالكيفية التي كانت قوانين كبلر ستصفها تمامًا، وهذه المدارات موضحة في شكل 7-4.

شكل 7-4: قاست مصفوفة الخط الأساسي الطويل جدًّا توزيع مادة تدور في مدارات داخل القرص التراكمي لمجرة (إن جي سي 4258) (المعروفة كذلك باسم مجرة «مسييه 106) حول ثُقبها الأسود المركزي الذي تُساوي كتلته كتلة شمسنا 40 مليون مرة.

مواضيع ذات صلة

الثقوب السوداء

الطبيعة المتفردة للجاذبية

يمكن كشف التموجات الناتجة عن تصادم الثقوب السوداء في الفضاء

لماذا ندرس الثقوب السوداء؟

ماذا يحدث عند سقوط ثقب أسود في ثقب أسود؟

إطلاق النفثات

جمال التناظر

أشباه النجوم الميكروية

الثقوب السوداء لا تمتص فقط

كيف يمكن قياس سرعة دوران الثقب الأسود؟

ما خصائص الأقراص التراكمية وما مدى سخونتها؟

مادة دوامية الحركة