مسطرة لقرصٍ لا يُرى ✛

الأصل: "Accretion Disk Sizes and Temperature Profiles in Lensed Quasars: NIR Microlensing Challenges Thin Disk Theory"
· V. Motta, E. Mediavilla
arXiv:2608.26039v1 · 2026-08-26 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
قاس علماء الفلك القرصَ المضيء حول ثقب أسود بعيد، فوجدوه أكبر بثلاث مرات مما تقتضيه النظرية.

المسطرة لا تُلصق بالقرص الخفي، بل تُمد عبر الكون كله. ضوءُ الكويزار البعيد الكويزار، وهو غاز متوهج يدور حول ثقب أسود فائق الكتلة، يمر في طريقه إلينا عبر مجرةٍ تعمل كعدسة. الجاذبية الصادرة عن نجوم تلك المجرة تحني الأشعة كما يفعل زجاجٌ غير مستوٍ، فتظهر صورة الكويزار مزدوجةً في اللقطات، ويتراقص سطوعه قليلًا. من هذا التراقص يستعيد الفلكيون حجمَ المصدر الذي لا يمكن رؤيته حتى بأقوى التلسكوبات: قرصُ الكويزار يغطي في السماء زاويةً أقل من جزء من مليون من الثانية القوسية.

هذه التقنية، وهي العدسات الدقيقة الجاذبية، ليست جديدة. لكنها كانت تُستخدم سابقًا لقياس المناطق الداخلية الأشد حرارةً فقط، حتى خمسة أيام ضوئية من الثقب الأسود. وما وراء ذلك كانت الإشارة تضيع في الضجيج. فريق من الفلكيين بقيادة موتي وميديافيا أخذ بيانات تلسكوب هابل الفضائي لسبعة كويزرات ذات عدسات، أي 21 زوجًا من الصور، وتمكن لأول مرة من الوصول إلى 14 يومًا ضوئيًا. المفتاح كان خطوط الانبعاث الضيقة في الأطياف، مثل خط الأكسجين عند 5007 أنغستروم. هذه الخطوط تولد بعيدًا عن القرص، في سحب غازية بطيئة، ولا تكاد العدسات الدقيقة تؤثر فيها. بمقارنة كيفية تضخم سطوع التوهج المستمر للقرص مع تضخم هذه الخطوط المستقرة، يمكن حساب حجم القرص نفسه.

اليوم الضوئي هو المسافة التي يقطعها الضوء في يوم واحد، أي نحو 26 مليار كيلومتر. قرصٌ نصف قطره 13 يومًا ضوئيًا كان سيمتد من الشمس إلى ما بعد مدار نبتون بكثير.

النتيجة كانت محيّرة. القرص أكبر بثلاث مرات مما تتنبأ به النموذج القياسي للقرص الرقيق، وهو النموذج الذي يدور فيه الغاز مثل الماء في قمع، ويفقد الحرارة تدريجيًا بالاحتكاك. والأكثر من ذلك، أن علاقة الحجم بطول الموجة لم تسر كما هو متوقع: فبدل النمو الحاد الذي يُنتظر من تسخين بسيط، يتمدد القرص ببطء أكبر. القيمة النظرية للأس 4/3 مرفوضة بثقة 98%، بينما القيمة المقاسة هي 0.68. هذا يعني أن الحرارة لا تنخفض مع المسافة بالسرعة التي كانت محسوبة.

سابقًا كان يُعزى التباين إلى المناطق الداخلية حيث تعصف الرياح ويشتد الإشعاع. الآن يتضح أن الشذوذ يمتد لمسافة تبلغ ضعف ذلك، ويصعب تفسيره بتأثيرات محلية.

إذا أظهرت المسطرة حجمًا مختلفًا، فلا بد من إعادة النظر في المخطط. نموذج القرص الرقيق، الذي خدمنا بأمانة لنصف قرن، لا يصف الأجزاء الخارجية. ربما القرص أسمك مما كنا نظن، أو تعمل فيه مجالات مغناطيسية لا يتحدث عنها النموذج القياسي. بالنسبة للفلكيين، هذا ليس مجرد تصحيح لمعادلة: حجم القرص يُستخدم لوزن الثقوب السوداء، وبالتالي فإن تقديراتنا لكتل أضخم الأجسام في الكون قد تتغير. تلسكوب جيمس ويب، ببصره تحت الأحمر، سيسمح بقياس أطراف أبعد للأقراص، وربما أخيرًا فهم كيف تسقط المادة في الهاوية.

حجم القرص البالغ 13 يومًا ضوئيًا يعني أن الضوء القادم من طرفه البعيد يصل إلينا متأخرًا 13 يومًا عن الضوء القادم من طرفه القريب. لو وُضع هذا القرص في المجموعة الشمسية، لامتد طرفه إلى ما بعد مدار نبتون بكثير.

r_s(\lambda) \propto \lambda^p
نصف القطر المميز للقرص يزداد مع طول موجة الإشعاع كدالة أسية ذات أس p.
T(r) \propto r^{-1/p}
حرارة القرص تنخفض مع نصف القطر وفق قانون أسّي، أسّه معكوس p.
العلماء
Fritz ZwickyMargaret BurbidgeMaarten SchmidtRoger PenroseBohdan Paczyński
المفاهيم
ميكروكوازار خطوط انبعاث عريضة فجوة كتلة الثقب الأسود