حلقات فوق الثقب الأسود سريع
في مركز المجرة PDS 456 يتوهج نجم زائف (quasar) — ثقب أسود يبتلع الغاز الذي يشع بسطوع يفوق مئات المليارات من النجوم. حدّق مرصد الأشعة السينية XRISM في هذا الضوء ورأى فيه صفًّا من الخطوط الداكنة، تشبه ظل سياج خشبي عند الغروب. كل خط هو سحابة غاز حجبت جزءًا من الإشعاع. لكن الخطوط كانت منزاحة نحو الطاقات العالية، وكأن كل السحب تتجه نحونا بسرعة هائلة.
عادةً ما كان يُفسَّر هذا الانزياح بالرياح: الثقب الأسود يطرد الغاز بعيدًا، فيتطاير مثل الدخان من المدخنة. لكن في هذه الحالة، يجب أن تكون السحب متناثرة بعيدًا عن الثقب الأسود، وأن تكون سرعاتها متشابهة تقريبًا. أظهرت الملاحظات شيئًا آخر: خمس مجموعات من الخطوط ذات انزياحات مختلفة، وكأنها خمسة أسوار تقف خلف بعضها البعض. كل سور تالٍ أقرب إلى الثقب الأسود وأسرع حركة.
اقترح مؤلفو الدراسة صورة بسيطة: حلقات غازية رفيعة تقع مباشرة فوق سطح قرص التراكم (accretion disk) — ذلك القرص الدوار الذي تتدفق عبره المادة إلى الثقب الأسود. الحلقة ذات نصف القطر الأصغر تدور أسرع، لذلك ينزاح ضوءها أكثر. نموذج بخمس حلقات، تمتد من حافة المدار المستقر إلى مسافة 15 ضعف نصف قطر الجاذبية، أعاد إنتاج نمط الخطوط بدقة.
إذن، هذه "الأسوار" من خطوط الأشعة السينية ليست ضجيجًا عشوائيًا، بل بصمة بنية الحافة الداخلية للقرص. لأول مرة، يمكننا رؤية سطح هذا القرص حيث تكاد المادة تسقط في الثقب الأسود. وهذه ليست مجرد صورة جميلة: فمن طريقة تدفق الغاز في اللحظات الأخيرة قبل السقوط، يعتمد مقدار الطاقة التي يمكن أن تنبعث، وكيف يؤثر الثقب الأسود على المجرة بأكملها من حوله.
نصف قطر الجاذبية للثقب الأسود في PDS 456 يبلغ حوالي 4.5 مليون كيلومتر، أي ثلاثة أضعاف قطر الشمس. الحلقات المعنية تقع على مسافة تتراوح بين 1 و15 ضعف هذا نصف القطر، أي في المنطقة الأكثر حرارة وسرعة في القرص.
في فيلم «Interstellar»، يرى الأبطال قرص التراكم للثقب الأسود Gargantua عن قرب — وهذه البنى الحلقية عند حافته الداخلية يمكن الآن دراستها من خلال أطياف الأشعة السينية الحقيقية.