حلقة الضوء حول الثقب الأسود M87* ترتجف بشكل غير منتظم — وهذا الارتجاف يخبرنا بمدى سرعة دوران الثقب.
📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.
في عام 2019، أظهر علماء الفلك أول صورة في التاريخ لظل ثقب أسود — هاوية مظلمة تحيط بها حلقة برتقالية غير منتظمة. هذا هو الثقب الأسود فائق الضخامة في مركز مجرة M87، على بعد 55 مليون سنة ضوئية منا. الحلقة ليست مجرد مضيئة: أحد جانبيها أكثر سطوعًا بشكل ملحوظ من الآخر. وكأن نارًا تشتعل بشكل غير متساوٍ — اللهب أعلى من جهة.
هذا التباين ليس عيبًا عشوائيًا في الصورة. ينبعث الضوء من غاز شديد الحرارة يدور حول الثقب قبل أن يسقط فيه. يتحرك الغاز بسرعة هائلة، والجزء الذي يتجه نحونا يبدو أكثر سطوعًا. لكن السطوع يتغير من صورة إلى أخرى — الغاز يغلي مثل الماء في قدر على وشك الغليان. أخذ العلماء ثلاث صور لـ M87*، التقطت في سنوات مختلفة، وقارنوها بآلاف النماذج الحاسوبية. في النماذج، غيّروا معاملًا واحدًا — سرعة دوران الثقب الأسود نفسه.
يزن الثقب الأسود M87* ما يعادل 6.5 مليار شمس، وظله في السماء بحجم كرة تنس إذا نظرت من الأرض إلى القمر.
اتضح أن الدوران البطيء جدًا لا يفسر ما نراه جيدًا. ثقب ضعيف جدًا لم يكن ليتمكن من تسريع الغاز بهذه القوة وجعل أحد جانبي الحلقة أكثر سطوعًا باستمرار. أفضل ما يطابق الصور هي النماذج التي يدور فيها الثقب بسرعة. وهذا يتوافق مع حقيقة أن M87 يطلق نفاثة بلازما هائلة يبلغ طولها آلاف السنين الضوئية — مثل هذه النفاثات، وفقًا للحسابات، تُطلق بدوران الثقب.
الملاحظات المستقبلية ستسمح بتحديد مدى سرعة دورانه. هذا مهم ليس فقط للفيزياء الفلكية: فسرعة الدوران تحدد كيف نما الثقب الأسود — هل ابتلع المادة بشكل عشوائي أم بشكل منظم حلزوني. ظل الثقب الأسود، مثل مؤشر عداد السرعة، يظهر الآلية الخفية عن العيون.
Event Horizon Telescope (EHT) images of the supermassive black hole M87* depict an asymmetric ring of emission. General relativistic magnetohydrodynamic (GRMHD) models of M87* and its accretion disk predict that the amplitude and location of the ring's peak brightness asymmetry should fluctuate due to turbulence in the source plasma. We compare the observed distribution of brightness asymmetry amplitudes to the simulated distribution in GRMHD models, across varying black hole spin $$a_{*}$$. We show that, for strongly magnetized (MAD) models, three epochs of EHT data marginally disfavor $$|a_{*}| \lesssim 0.2$$. This is consistent with the Blandford-Znajek model for M87's jet, which predicts that M87* should have nonzero spin. We show quantitatively how future observations could improve spin constraints, and discuss how improved spin constraints could distinguish between differing jet-launching mechanisms and black hole growth scenarios.
