.jpg)
صورة يمكن لمجموعة جديدة من المعادلات أن تصف بدقة انعكاسات الكون التي تظهر في الضوء امنحني حول الثقب الأسود.
يعتمد تقارب كل انعكاس على زاوية الملاحظة بالنسبة للثقب الأسود ، ومعدل دوران الثقب الأسود ، وفقًا لحل رياضي وضعه الفيزيائي ألبرت سنيبن من معهد نيلز بور في الدنمارك.
هذا رائع حقًا ، بالتأكيد ، لكنه ليس رائعًا فقط. من المحتمل أيضًا أن يعطينا أداة جديدة لفحص بيئة الجاذبية حول هذه الأجسام المتطرفة.
قال سنيبن: "هناك شيء رائع بشكل خيالي في فهم الآن لماذا تكرر الصور نفسها بهذه الطريقة الأنيقة". علاوة على ذلك ، فإنه يوفر فرصًا جديدة لاختبار فهمنا للجاذبية والثقوب السوداء.
إذا كان هناك شيء واحد تشتهر به الثقوب السوداء ، فهو جاذبيتها الشديدة. على وجه التحديد ، بعد نصف قطر معين ، فإن أسرع سرعة يمكن تحقيقها في الكون ، وهي سرعة الضوء في الفراغ ، غير كافية لتحقيق سرعة الهروب.
نقطة اللاعودة هذه هي أفق الحدث - المحدد من خلال ما يسمى نصف قطر شوارشيلد - وهذا هو السبب في أننا نقول إنه لا يمكن حتى للضوء الهروب من جاذبية الثقب الأسود.
خارج أفق الحدث للثقب الأسود مباشرة ، فإن البيئة أيضًا صاخبة بشكل خطير. مجال الجاذبية قوي جدًا لدرجة أن انحناء الزمكان يكون دائريًا تقريبًا.
وبطبيعة الحال ، يجب على أي فوتونات تدخل هذا الفضاء أن تتبع هذا الانحناء. هذا يعني ، من وجهة نظرنا ، أن مسار الضوء يبدو مشوهًا ومنحنيًا.
عند الحافة الداخلية لهذا الفضاء ، خارج أفق الحدث ، يمكننا أن نرى ما يسمى بحلقة الفوتون ، حيث تنتقل الفوتونات في مدار حول الثقب الأسود عدة مرات قبل أن تسقط باتجاه الثقب الأسود ، أو تهرب إلى الفضاء.
هذا يعني أن الضوء القادم من الأجسام البعيدة خلف الثقب الأسود يمكن تكبيره وتشويهه و "انعكاسه" عدة مرات. نشير إلى هذا باعتباره عدسة الجاذبية. يمكن أيضًا رؤية التأثير في سياقات أخرى ، وهو أداة مفيدة لدراسة الكون.
لقد عرفنا التأثير لبعض الوقت ، واكتشف العلماء أنه كلما اقتربت من الثقب الأسود ، كلما رأيت المزيد من الانعكاسات للأجسام البعيدة.
للانتقال من صورة واحدة إلى الصورة التالية ، كنت بحاجة إلى النظر بحوالي 500 مرة أقرب إلى الحافة البصرية للثقب الأسود ، أو الوظيفة الأسية لمرتين من pi (e2π) ، ولكن لماذا كان هذا هو الحال كان من الصعب وصفه رياضيًا.
كان نهج Sneppen هو إعادة صياغة مسار الضوء ، وتحديد ثباته الخطي ، باستخدام معادلات تفاضلية من الدرجة الثانية. ووجد أن حله لم يصف رياضيًا سبب تكرار الصور على مسافات e2π فحسب ، بل وجد أنه يمكن أن يعمل مع ثقب أسود دوار - وأن مسافة التكرار هذه تعتمد على الدوران.
قال سنيبن: "اتضح أنه عندما يدور بسرعة كبيرة ، لم يعد عليك الاقتراب من الثقب الأسود بمقدار 500 ضعف ، ولكن أقل بكثير". "في الواقع ، أصبحت كل صورة الآن 50 أو خمس أو حتى أقرب مرتين فقط من حافة الثقب الأسود."
من الناحية العملية ، سيكون من الصعب ملاحظة ذلك ، على الأقل في أي وقت قريب - ما عليك سوى إلقاء نظرة على مقدار العمل المكثف الذي تم إجراؤه في التصوير غير المحسوم لحلقة الضوء حول الثقب الأسود الهائل Pōwehi (M87 *).
من الناحية النظرية ، يجب أن تكون هناك حلقات لا نهائية من الضوء حول الثقب الأسود. نظرًا لأننا قمنا بتصوير ظل ثقب أسود فائق الكتلة مرة واحدة ، نأمل أن تكون مسألة وقت فقط قبل أن نتمكن من الحصول على صور أفضل ، وهناك بالفعل خطط لتصوير حلقة فوتون.
في يوم من الأيام ، يمكن أن تكون الصور اللانهائية القريبة من الثقب الأسود أداة لدراسة ليس فقط فيزياء الزمان والمكان للثقب الأسود ، ولكن الأجسام الموجودة خلفها - تتكرر في انعكاسات لانهائية في الأبد المداري.
المصدر