ثقب أسود فائق الضخامة
−0.40×109 M☉، بلايين أضعاف كتلة الشمس. وكان هذا أول ثقب أسود يصور مباشرة بواسطة تلسكوب أفق الأحداث (نُشرت الصورة فيعشرة أبريل 2019).
الثقب الأسود فائق الضخامة supermassive black hole (SMBH)، هوأكبر أنواع الثقوب السوداء، حيث حتى كتله تتراح بين مئات الآلاف وبلايين الكتل الشمسية، ويوجد في مركز جميع المجرات العملاقة تقريباً.في حالة درب التبانة، يعتقد حتى الثقوب السوداء فائقة الضخامة تتوافق مع مقع القوس أ*.
الوصف
تملك الثقوب السوداء عظيمة الكتلة خصائص تميزها عن تلك ذات كتلة متوسطة أومعتادة، ومنها:
- تعرّف الكثافة المتوسطة للتقب الأسود بقسمة كتلة الثقب الأسود على الحجم داخل نصف قطر شفارتزشيلد، وبناء على ذلك فقد تكون أقل من كثافة الماء للثقب الأسود ذوالكتلة الضخمة، وتنطبق تلك الكثافة مثلا على ثقب أسود تعادل كتلته 108كتلة شمسية.. (هذا بسبب حتى نصف قطر شفارتزشيلد يتناسب تناسبا طرديا مع الكتلة بينما تتناسب الكثافة تناسبا عكسيا مع الحجم. وبما حتى حجم الكرة المحيطة ب أفق الحدث لثقب أسود لا يدور حول محوره يتناسب تناسبا طرديا مع مكعب نصف القطر، فنجد حتى الكثافة المتوسطة تقل للثقب الأسود الضخم حيث أنها تتناسب تناسبا عكسيا مع الكتلة).
- تكون قوة المد والجزر قرب أفق الحدث ضعيفة. وبما حتى نقطة التفرد الثنطقي بعيدة جداً عن أفق الحدث، فرائد الفضاء الافتراضي المسافر إلى مركز الثقب الأسود لن يُجرب ما يعهد بـ"التأثيرات المعكرونية" (وهوتمدد الجسم طوليا وانخفاض ثخانته باستمرار فيصبح رفيعا مثل عود المعكرونة، وهذا ما يمكن حتى يحدث في حقول الجاذبية هائلة القوة) إلى حتى يصل إلى نقطة عميقة جدا في الثقب الأسود.
تاريخ الأبحاث
التكون
هناك نماذج مختلفة لكيفية تكون الثقوب السوداء من هذا الحجم. وأكثرها وضوحا هي ازدياد مادة ثقب أسود من الحجم النجمي ببطء حتى يبلغ هذا الحجم. وأحد النماذج الأخرى لتكون هذه الثقوب السوداء يبدأ من سحابة كبيرة من الغاز تنهار إلى "نجم نسبي" من الممكن تصل كتلته إلى مئات آلاف الكتل الشمسية أوأكثر. ثم يصبح النجم غير مستقر ومضطربا الحجم بسبب إنتاجه للبوزيترونات والإلكترونات في نواته، وربما ينهار مباشرة إلى ثقب أسود بدون حتى ينفجر إلى مستعر أعظم (سوبرنوفا)، والذي يفترض أن يقذف معظم كتلة النجم ويمنع بقاياه من التحول إلى ثقب أسود عظيم الضخامة.
الصعوبة في تكوّن ثقب أسود فائق الضخامة تكمن في وجود مادة كافية في منطقة صغيرة كفاية. وهذه المادة يجب حتى تملك كثافة قليلة جدا أيضا لكي يحدث هذا. وبشكل طبيعي تضم عملية الازدياد انتنطق جزء كبير من المادة الأولية إلى خارج ما يتحول إلى ثقب أسود، وهذا يظهر عاملا محددا في نموالثقب الأسود ويفسر تكون الأقراص الازديادية.
يبدوحالياً حتى هناك فجوة في تصنيف كتلة الثقوب السوداء. فهناك ثقوبٌ سوداء ذات كتلةٍ نجمية تولد من انهيار نجوم من الممكن تصل كتلتها إلى 33 كتلة شمسية. وأخف الثقوب السوداء فائقة الضخامة تبلغ كتلتها مئة ألف كتلة شمسية. وبين هذين الصُّنفين يوجد صُنف نادر هوالثقوب السوداء متوسطة الكتلة. وبسبب هذه الفجوة يُعتقد حتى كيفية تكوّن جميع من هذه الأنواع مختلفة عن الأخرى. وعلى أي حال بعض النماذج تقترح حتى مصادر الأشعة السينية فائقة الضياء هي ثقوب سوداء من هذا النوع النادر.
قياسات دوپلر
في درب التبانة
الفلكيون واثقون من وجود ثقب أسود فائق الضخامة في مركز مجرتنا - درب التبانة -، في منطقة تسمى الرامي أ*، وذلك بسبب أن:
- النجم إس 2 يدور في مدار بيضاوي يتم دورته فيه مرة جميع 15,2 سنة، وفي أقرب اقتراب له من الجرم الذي يدور حولقد يكون على مسافة 17 ساعة ضوئية منه.
- من حركة النجم "إس 2" يُقدر الفلكيون كتلة الجرم الذي يدور حوله ب 4.1 مليون كتلة شمسية.
- الفلكيون يعهدون أيضاً حتى قطر الجرم الذي يدور حوله النجم أقل من 17 ساعة ضوئية، وهذا يعني حتى النجم إس 2 يفترض أن يصطدم بالجرم أويفترض أن تُمزق أجزاء من بواسطة قوة المد والجزر.
- الجرم الوحيد المعروف الذي يُمكن حتى تصل كتلته إلى 4.1 مليون كتلة شمسية وبحجم صغير هوالثقوب السوداء فائقة الضخامة.
وقد قامت بضعة معاهد فهمية في ألمانيا بتقديم أقوى مرشد على احتواء منطقة القوس أ* على ثقب أسود فائق الضخامة، وهوقائم على معلومات من مرصدي المرصد الأوروبي الجنوبي (ايسو) الموجود في شيلي، وكيك الموجود في جزر هاواي، وتم من تلك المشاهدات استنتاج كتلتة الثقب الأسود فائق الضخامة في مركز مجرتنا هي 4.1 مليون كتلة شمسية.
خارج درب التبانة
تحتوي المجرة القريبة منا وهي مجرة المرأة المسلسلة وتبعد عنا 5و2 مليون سنة ضوئية ثقبا اسودا فائق الكتلة، تبلغ كتلته (1.1–2.3) × 108كتلة شمسية، أي أنه أكبر كثيرا عن الثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا.
كما يوجد واحد من أكبر الثقوب السوداء الفائقة الكتلة في أحد جيران مجرتنا وهومسييه 87، تبلغ كتلته (6.4 ± 0.5) × 109
كتلة شمسية، وهويبعد عنا نحو5و53 مليون سنة ضوئية.
وأصبح من المعلوم لدى الفهماء أنه يكاد حتى يوجد ثقب أسود فائق الكتلة في مركز جميع مجرة.
وقد بينت المشاهدة وجود علاقة بين كتلة مثل ذلك الثقب الأسود والانخفاض النسبي لسرعة الحوصلة المجرية، وتسمى تلك العلاقة علاقة إم-سيجما (بالإنجليزية: M-sigma relation).
وهي تؤيد العلاقة بين تكوّن الثقب الأسود وتكون المجرة نفسها.
ولا يزال تفسير تلك العلاقة غامضا ويشكل معضلة يتسابق الفيزيائيون على حلها. ويعتقد ان الثقوب السوداء ومجراتهم تكونت في نفس الوقت نحو300 إلى 800 مليون سنة بعد الانفجار العظيم، مارين بخط التطور من نجم زائف وما له من خصائص، ولكن النماذج المقترحة تختلف فيما بينها حول السببية : هل الثقب الأسود هوالعامل الفعال على نشأة المجرة أم العكس ،يا ترى؟ كما ان تكونهما التسلسلي يمكن حتىقد يكون نموذجا لتطورهما. كما حتى مسألة طبيعة المادة المظلمة التي لا تزال غير معروفة تماما من الممكن تلعب دورا هاما في نماذج تكون المجرات والثقوب السوداء فائقة الضخامة.
تبخر هوكنگ
انظر أيضاً
- نواة المجرة النشطة
- الثقوب السوداء في الخيال
- الجرم الضخم المركزي
- مركز المجرة
- تشكل وتطور المجرة
- النسبية العامة
- Hypercompact stellar system
- قائمة أضخم الثقوب السوداء
- M–sigma relation
- Spin-flip
مرئيات
| أول صورة للثقب الأسود الفائق في مسييه 87، نشرها الأحداث، فيعشرة أبريل 2019. |
المصادر
- ^ Oldham, L. J.; Auger, M. W. (March 2016). "Galaxy structure from multiple tracers - II. M87 from parsec to megaparsec scales". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 457 (1): 421–439. arXiv:1601.01323. Bibcode:2016MNRAS.457..421O. doi:10.1093/mnras/stv2982.
- ^ Overbye, Dennis (April 10, 2019). "Black Hole Picture Revealed for the First Time - Astronomers at last have captured an image of the darkest entities in the cosmos - Comments". The New York Times. Retrieved April 10, 2019.
- ^ The Event Horizon Telescope Collaboration (April 10, 2019). "First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole". The Astrophysical Journal Letters. 87 (1). Retrieved April 10, 2019.
- ^ Antonucci, R. (1993). "Unified Models for Active Galactic Nuclei and Quasars". Annual Reviews in Astronomy and Astrophysics. 31 (1): 473–521. Bibcode:1993ARA&A..31..473A. doi:10.1146/annurev.aa.31.090193.002353.
- ^ Urry, C.; Padovani, P. (1995). "Unified Schemes for Radio-Loud Active Galactic Nuclei". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 107: 803–845. arXiv:astro-ph/9506063. Bibcode:1995PASP..107..803U. doi:10.1086/133630.
-
^
Schödel, R.; et al. (2002). "A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way". Nature. 419 (6908): 694–696. arXiv:astro-ph/0210426. Bibcode:2002Natur.419..694S. doi:10.1038/nature01121. PMID 12384690. Explicit use of et al. in:
|author2=(help) - ^ Celotti, A.; Miller, J.C.; Sciama, D.W. (1999). "Astrophysical evidence for the existence of black holes". Class. Quant. Grav. 16 (12A): A3–A21. arXiv:astro-ph/9912186. doi:10.1088/0264-9381/16/12A/301.
- ^ "Biggest Black Hole Blast Discovered". ESO Press Release. Retrieved November 28, 2012.
- ^ "Artist's illustration of galaxy with jets from a supermassive black hole". Hubble Space Telescope. Retrieved 2018-11-27.
- ^ "Stars Born in Winds from Supermassive Black Holes – ESO's VLT spots brand-new type of star formation". www.eso.org. Retrieved March 27, 2017.
-
^ Begelman, M. C. (2006). "Formation of supermassive black holes by direct collapse in pre-galactic haloes". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 370 (1): 289–298. doi:10.1111/j.1365-2966.2006.10467.x. Unknown parameter
|month=ignored (help); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (help) - ^ Spitzer, L. (1987). Dynamical Evolution of Globular Clusters. Princeton University Press. ISBN .
-
^ Winter, L.M. (2006). "XMM-Newton Archival Study of the ULX Population in Nearby Galaxies". Astrophysical Journal. 649: 730–752. doi:10.1086/506579. Unknown parameter
|month=ignored (help); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (help) -
^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةReferenceA - ^ Eisenhauer; et al. (2005). "SINFONI in the Galactic Center: Young Stars and Infrared Flares in the Central Light-Month". The Astrophysical Journal. 628 (1): 246–259. arXiv:astro-ph/0502129. Bibcode:2005ApJ...628..246E. doi:10.1086/430667.
- ^ Henderson, Mark (December 9, 2008). "Astronomers confirm black hole at the heart of the Milky Way". Times Online. Retrieved 2009-05-17.
-
^ Schödel, R. (17 October 2002). "A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way". Nature. 419 (419): 694–696. doi:10.1038/nature01121. نطقب:Arxiv. Retrieved 2009-07-27. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (help) - ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*#Supermassive_black_hole_hypothesis
-
^ Ghez, A. M. (2005). "Stellar Orbits around the Galactic Center Black Hole". The Astrophysical Journal. 620 (2): 744–757. doi:10.1086/427175. نطقب:ArXiv. Retrieved 2008-05-10. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (help); Unknown parameter|month=ignored (help) -
^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةNASA-20150105 - ^ UCLA Galactic Center Group
- ^ ESO - 2002
- ^ http://www.keckobservatory.org/news/old_pages/andreaghez.html
- ^ https://archive.is/20120910010925/www.skyandtelescope.com/news/27621359.html
- ^ "Chandra :: Photo Album :: RX J1242-11 :: 18 Feb 04". chandra.harvard.edu.
-
^
Bender, Ralf (2005-09-20). "HST STIS Spectroscopy of the Triple Nucleus of M31: Two Nested Disks in Keplerian Rotation around a Supermassive Black Hole". The Astrophysical Journal. 631 (1): 280–300. arXiv:astro-ph/0509839. Bibcode:2005ApJ...631..280B. doi:10.1086/432434. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (help) -
^ Gebhardt, Karl; Thomas, Jens (2009). "The Black Hole Mass, Stellar Mass-to-Light Ratio, and Dark Halo in M87". The Astrophysical Journal. 700 (2): 1690–1701. Bibcode:2009ApJ...700.1690G. doi:10.1088/0004-637X/700/2/1690. Unknown parameter
|month=ignored (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link) -
^ Macchetto, F.; Marconi, A.; Axon, D. J.; Capetti, A.; Sparks, W.; Crane, P. (1997). "The Supermassive Black Hole of M87 and the Kinematics of Its Associated Gaseous Disk". Astrophysical Journal. 489 (2): 579. arXiv:astro-ph/9706252. Bibcode:1997ApJ...489..579M. doi:10.1086/304823. Unknown parameter
|month=ignored (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ King, Andrew (2003-09-15). "Black Holes, Galaxy Formation, and the MBH-σ Relation". The Astrophysical Journal Letters. 596: L27–L29.
-
^ Richstone, D.; et al. (January 13, 1997). "Massive Black Holes Dwell in Most Galaxies, According to Hubble Census". 189th Meeting of the American Astronomical Society. Retrieved 2009-05-17. Explicit use of et al. in:
|first=(help) - ^ Merritt, D.; Ferrarese, Laura (2001-01-15). "The MBH-σ Relation for Supermassive Black Holes". The Astrophysical Journal. The American Astronomical Society. 547 (1): 547:140–145. arXiv:astro-ph/0008310. Bibcode:2001ApJ...547..140M. doi:10.1086/318372.
- ^ "Hubble views a supermassive black hole burping – twice". www.spacetelescope.org. Retrieved January 15, 2018.
- ^ Robert Roy Britt (2003-07-29). "The New History of Black Holes: 'Co-evolution' Dramatically Alters Dark Reputation". Archived from the original on 2003-02-07.
- ^ "Astronomers crack cosmic chicken-or-egg dilemma". 2003-07-22.
قراءات إضافية
- Fulvio Melia (2003). The Edge of Infinity. Supermassive Black Holes in the Universe. Cambridge University Press. ISBN .
- Laura Ferrarese & David Merritt (2002). "Supermassive Black Holes". Physics World. 15 (1): 41–46. arXiv:astro-ph/0206222. Bibcode:2002astro.ph..6222F.
- Fulvio Melia (2007). The Galactic Supermassive Black Hole. Princeton University Press. ISBN .
- Merritt, David (2013). Dynamics and Evolution of Galactic Nuclei. Princeton University Press. ISBN .
- Julian Krolik (1999). Active Galactic Nuclei. Princeton University Press. ISBN .
وصلات خارجية
- Black Holes: Gravity's Relentless Pull Award-winning interactive multimedia Web site about the physics and astronomy of black holes from the Space Telescope Science Institute
- Images of supermassive black holes
- NASA images of supermassive black holes
- The black hole at the heart of the Milky Way
- ESO video clip of stars orbiting a galactic black hole
- Star Orbiting Massive Milky Way Centre Approaches to within 17 Light-Hours ESO, October 21, 2002
- Images, Animations, and New Results from the UCLA Galactic Center Group
- Washington Post article on Supermassive black holes
- Video (2:46) – Simulation of stars orbiting Milky Way's central massive black hole
- Video (2:13) – Simulation reveals supermassive black holes (NASA, October 2, 2018)
