نشر تلسكوب أفق الحدث أول صورة لثقب أسود في 10 أبريل 2019 وصورة ثقب مجرتنا في 12 مايو 2022، مستعينا بثمانية مراصد راديوية تزامنت بساعات ذرية

في 10 أبريل 2019 نشر فريق تلسكوب أفق الحدث أول صورة لثقب أسود: حلقة غير متناظرة من الضوء الراديوي حول مركز مظلم، في قلب المجرة ميسييه 87. وتضع نشرة ESO ذلك الثقب الأسود على بعد 55 مليون سنة ضوئية، وكتلته 6.5 مليار ضعف كتلة الشمس. وبعد ثلاث سنوات، في 12 مايو 2022، عرض الفريق نفسه الثقب الأسود في مركز مجرتنا، القوس A*، على بعد نحو 27,000 سنة ضوئية وبكتلة تبلغ نحو أربعة ملايين شمس تقريبا.

ليست أي من الصورتين صورة فوتوغرافية بالمعنى المألوف. فكلتاهما جُمعتا من إشارات راديوية سُجّلت في مراصد تمتد من تشيلي إلى القارة القطبية الجنوبية، وانتقلت التسجيلات مع السعاة.

ما تُظهره الصورة الأولى

قطر الحلقة في صورة 2019 يبلغ 42 ميكروثانية قوسية، بزيادة أو نقصان 3، بحسب الورقة الأولى للتعاون في The Astrophysical Journal Letters. والميكروثانية القوسية جزء من مليون من الثانية القوسية، وهي بدورها 1/3,600 من الدرجة. وتحيط الحلقة ببقعة أشد عتمة، ونسبة السطوع بين الحلقة والمركز نحو 10 إلى 1.

شرح هاينو فالكه المنطق في نشرة ESO: “نتوقع أن يصنع الثقب الأسود منطقة مظلمة تشبه الظل”. وتصف الورقة ظلا معتما سببه أن الجاذبية تلوي الضوء وتحبسه عند أفق الحدث. والحلقة أسطع في جانب واحد، وتعزو الورقة ذلك إلى التشعيع النسبوي من بلازما تدور بسرعة قريبة من سرعة الضوء.

جاءت الكتلة من مقارنة الحلقة بمحاكاة حاسوبية لغاز يسقط في ثقب أسود دوّار. وكانت النتيجة 6.5 مليار شمس، بزيادة أو نقصان 0.7 مليار. أما الصورة نفسها فاستخدمت بيانات 11 أبريل 2017، وهي إحدى أربع ليال من الرصد. وقال شيبرد دويلمان في نشرة ESO: “التقطنا أول صورة لثقب أسود”.

كيف تعمل ثمانية أطباق كتلسكوب واحد

طبق بعرض الأرض مستحيل، فاختار الفريق أقرب بديل ممكن. تسمى الطريقة قياس التداخل ذا الخط القاعدي الطويل جدا. تسجل تلسكوبات متباعدة البقعة نفسها من السماء في اللحظة نفسها، ثم يجمع حاسوب التسجيلات لاحقا زوجا زوجا. وأوسع مسافة بين أي طبقين تحدد مدى دقة التفصيل الذي يستطيع التجميع تمييزه.

في أبريل 2017 كان في المصفوفة ثماني محطات في ستة مواقع: ALMA وAPEX في تشيلي، والتلسكوب الكبير للموجات المليمترية في المكسيك، وتلسكوب IRAM بقطر 30 مترا في إسبانيا، وتلسكوب الموجات دون المليمترية في أريزونا، وتلسكوب جيمس كليرك ماكسويل ومصفوفة الموجات دون المليمترية في هاواي، وتلسكوب القطب الجنوبي. وتراوحت الخطوط القاعدية من 160 مترا إلى 10,700 كيلومتر، وتقول الورقة إن هذا يبني تلسكوبا افتراضيا يمتد على ما يقارب قطر الأرض كله. وتعطي نشرة NSF الدقة الزاوية بـ20 ميكروثانية قوسية، عند طول موجة 1.3 مليمتر.

الجزء الصعب هو التوقيت. تحمل كل محطة ميزر هيدروجين، وهو ساعة ذرية، وتقول نشرة ESO إنها تتيح للتلسكوبات مزامنة تسجيلاتها. وضبط نظام GPS التسجيلات في حدود عشرات النانوثواني، بحسب الورقة، وتبقي الميزرات الإشارة متماسكة طوال نحو 10 ثوان سمحت بها ظروف الغلاف الجوي. ورصد فريق 2019 المجرة M87 في مسحات من ثلاث دقائق إلى سبع، بالتناوب مع كوازار ساطع اسمه 3C 279 للمعايرة.

بيتابايت لكل تلسكوب، يُنقل جوا بالسعاة

سجلت كل محطة نطاقين ترددين بمعدل إجمالي 32 غيغابت في الثانية، بحسب الورقة الأولى. وذكرت MIT News أن كل تلسكوب استقبل نحو بيتابايت واحد خلال الحملة، وأن الباحثين في كل محطة شحنوا الأقراص الصلبة جوا بعد كل جولة إلى مرصد MIT Haystack في ماساتشوستس ومعهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في بون. وتقول مقالة MIT: “كان النقل الجوي أسرع بكثير من إرسال البيانات إلكترونيا”.

وفي الموقعين قارن حاسوب فائق متخصص يسمى المترابط كل زوج ممكن من التلسكوبات. وقدّر تقرير لـTechTarget البيانات الكامنة وراء الصورة النهائية بنحو 3.5 بيتابايت، وهو إجمالي يختلف عن رقم MIT لكل تلسكوب، وأشار إلى أن موقع القطب الجنوبي مغلق أمام الرحلات الجوية من فبراير إلى نوفمبر. وتصف ورقة المعايرة ثلاثة مسارات برمجية مستقلة لتنقية الإشارة. وجاء النشر بعد عامين من ليالي الرصد.

ثم جاء دور درب التبانة

القوس A* أقرب بكثير من M87* وأصعب تصويرا. تقول نشرة ESO بتاريخ 12 مايو 2022 إنه يبدو في السماء بحجم كعكة دونات على القمر تقريبا. وتقول شروحات NSF إن غازا سريع الحركة يحيط به، فيتغير المشهد باستمرار بينما تراقبه التلسكوبات. ووصف تشي-كوان تشان الأمر بأنه “أشبه بمحاولة التقاط صورة واضحة لجرو يطارد ذيله بسرعة”.

استخدم الفريق رصدات من عدة ليال في 2017، وجمع مكتبة من الثقوب السوداء المحاكاة للمقارنة، وأخذ متوسط صور مرشحة كثيرة ليخرج بالصورة النهائية. ويبلغ قطر الحلقة 51.8 ميكروثانية قوسية، بزيادة أو نقصان 2.3، بحسب ورقة التعاون، والكتلة نحو أربعة ملايين شمس. وتقول ESO إن العمل استغرق خمس سنوات وشارك فيه أكثر من 300 باحث في 80 معهدا. وقال جيفري باور إن الفريق “ذهل من مدى اتفاق حجم الحلقة مع تنبؤات نظرية النسبية العامة لأينشتاين”.

والمسافة لا تُعطى بالرقم نفسه في كل مكان. فنشرة ESO تقول نحو 27,000 سنة ضوئية، وشروحات NSF تقول نحو 25,640. أما كتلة الجرم فقد استُنتجت أولا من النجوم التي تدور حوله، وهو عمل تناولناه في مقالنا عن جوائز نوبل من 2016 إلى 2026، حيث يظهر راينهارد غنزل وأندريا غيز بسبب ذلك التتبع.

أين تظهر الهند في قوائم الشكر

تقول نشرة ESO لعام 2019 إن شريك مرصد شرق آسيا في المشروع يمثل مناطق كثيرة من آسيا، وتشمل قائمته الهند. ولا تذكر النشرة ما كان دور الهند.

وبحثنا كذلك في قوائم الانتماء الكاملة لورقة M87 الأولى وورقة القوس A* الأولى عن مؤسسات هندية. فلم نجد أيا منها. فمعهد تاتا للبحوث الأساسية والمعهد الهندي للفيزياء الفلكية وARIES في نايني تال ومعهد رامان للبحوث لا تظهر في أي من الورقتين. ولم نتمكن من فتح صفحة العضوية الخاصة بالتعاون، ولم نفحص الأوراق اللاحقة، فيبقى احتمال انتماء هندي أحدث قائما.

هناك رابط واحد تاريخي لا مؤسسي. يسجّل دي. تي. إيمرسون من المرصد الوطني الأمريكي للفلك الراديوي أن جاغديش تشاندرا بوز عمل في كالكوتا في تسعينيات القرن التاسع عشر عند أطوال موجية قصيرة تصل إلى 5 مليمترات. وطول موجة التلسكوب البالغ 1.3 مليمتر أقصر، ولا يزعم أي مصدر فتحناه أن تلسكوب أفق الحدث استفاد من عمله. وجهاز الهند الخاص لرصد الثقوب السوداء قيد الإنشاء هو كاشف للموجات الثقالية، تناولناه في مقالنا عن LIGO-India في هينغولي. وما سجّلته مثل هذه الكواشف حتى الآن موجود في الآن نستطيع سماع تصادم الثقوب السوداء.

ما أظهرته الثقوب السوداء نفسها منذ ذلك الحين

في 24 مارس 2021 أصدر الفريق M87* بالضوء المستقطب، وهو يرسم الحقول المغناطيسية. وتقول نشرة ESO إن النماذج التي تفترض غازا شديد التمغنط وحدها تلائم البيانات. وتسمي النشرة إحدى عشرة منشأة، منها تلسكوب غرينلاند وNOEMA في فرنسا وكيت بيك في أريزونا.

وفي 18 يناير 2024 نشر التعاون بيانات 2018. فكانت الحلقة بالحجم نفسه الذي كانت عليه في 2017، وهو ما تتنبأ به النسبية العامة، بينما تحركت البقعة الأسطع نحو 30 درجة، إلى موضع الساعة الخامسة تقريبا، بحسب نشرة معهد ماكس بلانك. وفي 27 مارس 2024 أصدر القوس A* بالضوء المستقطب، يُظهر حقولا مغناطيسية ملتفة منظمة، وهو نمط تقول ESO إنه يشبه نمط M87*.

وفي 16 سبتمبر 2025 جاءت نتيجة لم يتوقعها الفريق. ففي رصدات 2017 و2018 و2021 انقلب اتجاه النمط المغناطيسي حول M87*. ويقول المؤلفون إن السبب قد يكون البنية المغناطيسية للثقب الأسود نفسه، أو مادة على خط البصر تلوي الاستقطاب، أو الأمرين معا. وأبلغت الورقة نفسها عن أول انبعاث خافت للنفاث في بيانات EHT، وتقول نشرة معهد ماكس بلانك إن أكثر من 400 باحث ينتمون إلى التعاون.

وفي 28 يناير 2026 أعلن NRAO مصدرا مدمجا على بعد نحو 0.09 سنة ضوئية من الثقب الأسود في M87*، عند الموضع المتوقع لقاعدة نفاثه، وُجد في بيانات 2021.