VLTI-GRAVITY observations of blazars
تقدم هذه الدراسة أول عمليات رصد تداخلية بالأشعة تحت الحمراء القريبة للبلازارات باستخدام VLTI-GRAVITY، حيث نجحت في رصد انبعاث نفاث مدمج في البلازار المتوهج Ton 599، وتبرهن على إمكانية التصوير المستقبلي عالي الدقة لنفاثات البلازارات باستخدام أداة GRAVITY+ المطورة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
الصورة الكبيرة: محاولة التقاط صورة "ماكرو" لألعاب نارية بعيدة
تخيل أنك تشاهد عرضاً ضخماً وبعيداً للألعاب النارية (وهو ما يسمى بـ البلازار، وهو مجرة شديدة السطوع تطلق نفاثاً من الجسيمات باتجاهنا مباشرة). من بعيد، تبدو هذه المجرة وكأنها مجرد شرارة واحدة ساطعة.
لفترة طويلة، لم يكن بإمكان علماء الفلك رؤية "الشرارة" بوضوح إلا باستخدام موجات الراديو (مثل الاستماع إلى دوي الانفجار) أو أشعة غاما عالية الطاقة. لكنهم أرادوا رؤية شكل هذه الشرارة عن قرب باستخدام الأشعة تحت الحمراء القريبة (وهي نوع من الضوء يتجاوز ما تراه أعيننا، ويشبه الحرارة التي تشعر بها من النار).
المشكلة؟ هذه المجرات بعيدة جداً. لرؤية تفاصيل "الشرارة" (قاعدة النفاث)، تحتاج إلى تلسكوب بقوة عدسة مكبرة عملاقة. استخدم الفريق جهاز VLTI-GRAVITY، وهو في الأساس عدسة مكبرة فائقة القوة مصنوعة من خلال ربط أربعة تلسكوبات عملاقة معاً.
التجربة: اصطياد لحظة مشرقة
التحدي:
عادةً ما تكون هذه الألعاب النارية المجرية خافتة جداً بحيث لا يمكن رؤيتها بوضوح بواسطة جهاز GRAVITY. الأمر يشبه محاولة التقاط صورة حادة لحشرة مضيئة (يراعة) في الظلام باستخدام كاميرا تحتاج إلى الكثير من الضوء.
الفرصة:
في فبراير 2022، قررت مجرة معينة تُدعى Ton 599 أن تقوم بتوهج هائل. فجأة، أصبحت ساطعة جداً — لدرجة كافية لتُرى بواسطة كاميرا GRAVITY. استغل الفريق هذه الفرصة لالتقاط صورة.
حاولوا أيضاً التقاط صور لأربع مجرات أخرى لم تكن في حالة توهج، آملين في استخدام وضع "الزاوية العريضة" الذي يسمح لك بالنظر إلى الأجسام الخافتة إذا كان هناك نجم ساطع قريب للمساعدة في التركيز. لسوء الحظ، كانت تلك المجرات الأربع خافتة جداً، فخرجت الصور ضبابية أو فارغة. لكن الهدف الساطع (Ton 599) حقق نجاحاً!
الاكتشاف: ماذا رأوا؟
عندما حللوا البيانات الخاصة بـ Ton 599، وجدوا شيئاً مثيراً للاهتمام:
- لم تكن نقطة مثالية: لو كانت قاعدة النفاث عبارة عن نقطة ضوء صغيرة ومثالية، لكانت البيانات تبدو بشكل معين. لكنها لم تكن كذلك.
- لم تكن سحابة ضخمة: لو كانت سحابة ضخمة وضبابية، لكانت البيانات تبدو بشكل آخر. لكنها لم تكن كذلك أيضاً.
- الحكم النهائي: بدت وكأنها كتلة (بقعة) تم تحديد أبعادها جزئياً. فكر في الأمر كأنك تنظر إلى مصباح شارع من خلال نافذة ضبابية قليلاً؛ أنت تعلم أنه موجود، ويمكنك معرفة أن له حجماً، لكنك لا تستطيع رؤية الخيوط الفردية داخل المصباح بعد.
لقد حسبوا أن هذه "الكتلة" يبلغ عرضها حوالي 0.76 مللي ثانية قوسية. ولوضع ذلك في الاعتبار: إذا أمسكت بشعرة بشرية عند طرف ذراعك، فإن حجم هذه الكتلة يعادل تقريباً حجم طرف تلك الشعرة كما يُرى من مسافة 10 كيلومترات.
اللغز: هل هي نار أم حلقة غبار؟
كان على الفريق معرفة ما الذي يصدر هذا الضوء.
النظرية (أ) (حلقة الغبار): تمتلك العديد من المجرات حلقة على شكل دونات من الغبار الساخن حول مركزها (مثل إطار السيارة الكوني). عندما يسخن الثقب الأسي المركزي هذه الحلقة، فإنها تتوهج بالأشعة تحت الحمراء.
- الاختبار: قاموا بالحسابات. لكي تكون حلقة الغبار بهذا السطوع، يجب أن يكون المحرك المركزي للمجرة يضخ طاقة تزيد بمقدار 5 إلى 10 مرات عما يضخه بالفعل.
- النتيجة: النظرية (أ) مستبعدة. الضوء ساطع جداً ليكون مجرد غبار ساخن.
النظرية (ب) (النفاث): الضوء يأتي مباشرة من قاعدة النفاث نفسه — وهو تيار سريع جداً من الجسيمات ينطلق من الثقب الأسود.
- الدليل: عندما نظروا إلى صور الراديو لنفس المجرة والتي التُقطت قبل أيام قليلة، رأوا قاعدة نفاث صغيرة ومدمجة تتطابق مع حجم "الكتلة" بالأشعة تحت الحمراء التي وجدوها.
- النتيجة: النظرية (ب) هي الفائزة. إنهم يرون قلب النفاث نفسه، وهو يتوهج بإشعاع السينكروترون (الضوء الناتج عن دوران الإلكترونات في المجالات المغناطيسية).
لماذا هذا مهم؟
هذه الورقة البحثية هي "إثبات لمفهوم". إنها مثل المرة الأولى التي ينجح فيها شخص ما في التقاط صورة لنوع معين من الطيور باستخدام عدسة تجريبية جديدة.
- قبل ذلك: كنا نستطيع فقط التخمين لما تبدو عليه قواعد هذه النفاثات في ضوء الأشعة تحت الحمراء.
- الآن: نحن نعلم أن رؤيتها أمر ممكن.
- المستقبل: يشير المؤلفون إلى ترقية مستقبلية تسمى GRAVITY+. مع هذه "العدسة المكبرة" الجديدة والأكثر قوة، يعتقدون أنهم سيتمكنون من التقاط صور حادة وتفصيلية لهذه النفاثات، مما يكشف أخيراً عن هيكل المحرك الذي يشغل هذه الألعاب النارية الكونية.
ملخص في سطور
استخدم علماء الفلك تلسكوباً خارقاً لاقتناص لحظة نادرة وساطعة من مجرة بعيدة. لقد تمكنوا من رؤية "قمة جبل الجليد" لنفاثها لأول مرة في ضوء الأشعة تحت الحمراء. لقد أثبتوا أنها ليست مجرد غبار ساخن، بل هي النفاث الفعلي المنطلق من الثقب الأسود. وبينما لا تزال الصورة ضبابية بعض الشيء (مثل صورة منخفضة الدقة)، إلا أنها تثبت أنه مع وجود تكنولوجيا أفضل، سنتمكن قريباً من رؤية هذه المحركات الكونية بدقة عالية.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.