عد إطلاق أول صورة لظل ثقب أسود فائق الكتلة في العام الماضي ، وجد الباحثون الذين قاموا بدراسة البيانات التي تم جمعها بواسطة مشروع مقراب أفق الحدث بين عامي 2009 و 2013 ، أن الظل يتأرجح في الواقع وقد تم تدويره بشكل كبير خلال العقد الماضي.

التذبذب هو مؤشر على التدفق الديناميكي للمواد التي تتسابق حول الثقب الأسود في قرص تراكم ، والتي تم تسخينها إلى مليارات الدرجات أثناء دورانها نحو الداخل.

 هذه القدرة على مراقبة العمليات الجارية بشكل مباشر في قرص التراكم بالقرب من الثقب الأسود قد تفتح الباب أمام فهم العديد من العمليات مثل توليد النفاثات النسبية والظواهر الأخرى ذات الطاقة العالية. 

قال ماسيك ويلجوس ، عالم الفلك في مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية والمؤلف الرئيسي لورقة بحثية في مجلة الفيزياء الفلكية: “نظرًا لأن تدفق المادة المتساقطة على الثقب الأسود مضطرب، يمكننا أن نرى أن الحلقة تتأرجح مع مرور الوقت”.

وأضاف أنه : “في الواقع ، نرى قدرًا كبيرًا من التباين هناك، ولا تسمح جميع النماذج النظرية لتدفق التراكم بهذا التنوع الكبير”. “مع حصولنا على المزيد من القياسات في المستقبل ، سنتمكن بثقة من وضع قيود على تلك النماذج واستبعاد بعضها.”

يقع هذا الثقب الأسود المعني  في قلب مجرة M87 الإهليلجية العملاقة ذات تريليون نجم في مجموعة كوكبة العذراء على بعد 54 مليون سنة ضوئية من الأرض وتقدر كتلة هذا الثقب الأسود المركزي بنحو 6.5 مليار كتلة الشمس. 

يتكون مقراب أفق الحدث من شبكة عالمية من التلسكوبات الراديوية المرتبطة إلكترونيًا والتي تعمل معًا كمقياس تداخل بحجم الأرض حيث كانت الصورة الشهيرة لظل الثقب الأسود التابع لمجرة M87 مبنية على نافذة مراقبة قصيرة نسبيًا لم تكن طويلة بما يكفي لإظهار الحركة على فترات زمنية قصيرة.

قال ويلغوس: “يمكن لـ مقراب أفق الحدث اكتشاف التغيرات في مورفولوجيا M87 على نطاقات زمنية قصيرة تصل إلى بضعة أيام ، لكن هندستها العامة يجب أن تكون ثابتة على نطاقات زمنية طويلة…..في عام 2019 ، رأينا ظل الثقب الأسود للمرة الأولى، لكننا لم نشاهد سوى الصور التي تم رصدها خلال نافذة مدتها أسبوع واحد، وهي أقصر من أن نرى الكثير من التغييرات.”

ولكن بدمج هذه البيانات مع الملاحظات السابقة التي تم إجراؤها عندما استخدم مقراب أفق الحدث عددًا أقل من المراصد المرتبطة، تمكن الباحثون من اكتشاف سلوك الظل على مدار العقد الماضي والذي أظهر تذبذبًا وتناوبًا واضحًا.

هذا التذبذب هو مؤشر مباشر على تدفق الغاز حول الثقب الأسود، ويسلط الضوء – حرفياً – على العمليات الديناميكية التي تحدث بالقرب من الثقب حيث تخلق الحقول المغناطيسية القوية اضطرابًا، وقد يوفر نظرة ثاقبة لظواهر أخرى غير مفهومة مثل توليد النفاثات النسبية.

قال ريتشارد أنانتوا ، باحث ما بعد الدكتوراة في CFA: “إن الشكل المورفولوجي للنفاثات النسبية – تدفق منخفض الكثافة للجسيمات والحقول النشطة للغاية ، على سبيل المثال ، هو المفتاح لفهم التفاعلات مع الوسط المحيط في مجرة ​​مضيفة للثقب الأسود”.

وأضاف أن ديناميكيات التذبذب المرئي ظل الثقب الأسود لمجرة M87  “ستسمح لنا بتقييد تدفق التراكم”. هذا مهم لأن “تدفق التراكم يحتوي على مادة مما يقترب بدرجة كافية من الثقب الأسود للسماح لنا بمراقبة تأثيرات الجاذبية القوية ، وفي بعض الحالات ، يسمح لنا باختبار التنبؤات من النسبية العامة.”