في عام 1919 بعثة ايدينجتون الاستطلاعيه المشهوره غامرت لترى ما اذا كانت الجاذبية تستطيع ان تحني الضوء
اختبار كبير لنظرية آينشتاين "النظرية النسبية"
بعد مشاهدة كسوف كلي للشمس، اظهروا ان الشمس غيرت مجرى ضوء النجوم كما كان متوقعا
مماجعل آينشتاين و نظريته مشهورين عالميا
والآن، بعد قرن كامل، يعتزم العلماء مجددا ..
من اماكن اكثر بعدا موزعه على اربع قارات
سيدفعون حدود المعرفه الفلكية مرة أخرى
ويختبرون نفس النظرية بطريقة لم يكن ليتخيلها اينشتاين
هدفهم التقاط صوره لثقب أسود، هدفا طموحا جدا لدرجة انه بدا مستحيلا..
حتى الآن
تبدأ قصة الثقوب السوداء كلغز
في عام 1915 لاحظ كارل شوارزشيلد ان نظرية آينشتاين النسبية "الحديثه آنذاك"...
توقعت وجود اشياء غريبة تعرف بالأحاديات..
هي أماكن حيث معادلاته التي تصف الجاذبيه بدت وكأنها تتلاشى
بداخلها مكان غريب يتوقف فيه الزمن و يصبح الفضاء لامتناهي
في ذلك الوقت، العديد من العلماء من ضمنهم آينشتاين
اعتبروها غريبه جدا ولاتستحق البحث بجديه
لكن بعد قرن من ذلك
تراكمت الأدله التي تشير الى ان "الأحاديات" موجوده في كوننا
كثقوب سوداء
الثقوب السوداء هي أكثر الأشياء غموضا في الكون
فيها تجتمع الماده في مساحه صغيره و تصبح أكثر كثافه ..
لدرجة أن قوة الجاذبية تمنع حتى الضوء من النفاذ
هذا باب خروج بلاعوده من كوننا
نعلم انها توجد في قلب المجرات
و تتحكم بكيفية نمو المجرات و كيفية موتها، و تبتلع الغازات و النجوم
وهي ايضا غامضه جدا و خفية
و تعيش على حدود نظريتين فيزيائيتين عظيمتين
النسبية التي تصف الجاذبية
و ميكانيكا الكم التي تصف اصغر الأشياء في العالم
اذا أردت ان تختبر النظريات الكونيه الجوهريه
يجب عليك ان تذهب الى اكثر المختبرات قسوه في الكون
و الثقوب السوداء هي تلك المختبرات
لكن استكشاف اكثر المختبرات قسوه يتطلب اداه قاسيه
الجاذبية الهائلة للثقوب السوداء تشكل عائق لمشاهدتها بشكل مباشر
الضوء لايستطيع النفاذ منها وهي صغيره
تحول كميات ضخمه من الماده الى نقاط صغيره من الظلام
حتى وجود هذه الأشياء الغريبة جدا أصبح مقبولا
رؤيتها بشكل مباشر بقيت حلما مستحيلا
في الواقع، لتحقيق الحل الازم لرؤية الثقوب السوداء بشكل مباشر
يجب أن يكون لدينا تيلسكوب بحجم كوكب الأرض
ضخم جدا ولا يمكن تنفيذه
بدلا عن ذلك،قضى علماء الفلك عقودا و هم يدرسون تأثيرات الثقوب السوداء على المواد التي حولها
لكن حلم الحصول على ادله ملموسه لهذه الأشياء الغريبه
كان مغريا جدا و لايمكن نسيانه بسهوله
نعلم جميعا انه من وجهة نظر رياضيه الثقوب السوداء موجوده
لكن رؤية شيئ ما تجربه صعبه
و اعتقد ان من المهم للعلم و لنا ان نؤمن بها
في أواخر الستينيات تقنية جديده غيرت علم الفلك
تدعى التداخل طويل الأساس، مكنت عدة تيليسكوبات من الإستكشاف كفريق
خالقة بذلك تيلسكوب افتراضي يستطيع التغلب على القيود التي يفرضها حجم التيليسكوب
بينما انتشرت هذه الطريقه. اصبح من الواضح ان الصور المباشره للثقوب السوداء اصبحت شيئا ممكنا
في 2009 ولد مشروع تيلسكوب ايفينت هورايزن EHT
ليلاحق هذا الهدف المثير للحماس
تيلسكوب ايفينت هورايزن عباره عن عمل مشترك للعلماء حول العالم
من عدة دول و قارات ومؤسسات
لعمل تيلسكوب بحجم الأرض، يعطينا اعلى دقه يمكن
تحقيقها حاليا بالتيلسكوبات المختلفه
كان واضحا منذ البدايه ان EHT سيواجه عقبات فريده من نوعها
لكن "يجب أن ترى لتصدق" وقد كرس الفريق نفسه لكشف ثقب أسود لأول مره
لصنعه، تم ربط 8 تيليسكوبات من مختلف أنحاء العالم بععضها
وESO لعب دورا مهما في اثنين من التيليسكوبات. كلها تقع على هضبة تشاجنانتور في تشيلي
Millimeter/Submillimeter Array في أتاكاما
و تجربة Pathfinder المعروفه ب APEX
التيلسكوبات الأخرى التي تشكل EHT هي IRAM 30-metre telsecope في اسبانيا
Large Millimeter Telescope في المكسيك
في أريزوناsubmillimeter Telescope
تيليسكوب James Clerk Maxwell
وSubmillimeter Array التي تقع في هاواي
وأخيرا تيلسكوب القطب الجنوبي في أنتارتيكا
معا تستطيع هذه التيلسكوبات تحقيق نتيجه تكافئ قراءة جريده في باريس بينما أنت تجلس في نيويورك
التحديات الكبيره للمشروع أصبحت واضحه
هذه التيليسكوبات المتطوره لم تصنع لكي تعمل معا
جعلها تعمل معا بتداخل مترابط تطلب فريقا كبيرا
هؤولاء مهندسين، مراقبين و منظرين يعملون سويا
ليس فقط لتصوير ماحول الثقوب السوداء بل لفهم ما يرون
جمع المشروع اكثر من 200 عالم من اكثر من 100 مؤسسه
كان عليهم ان يتصرفوا بعفويه في بناء المنظمه الجديده
تنسيق فريق كبير منتشر حول العالم كان أحد التحديات الكبيره
مع مشروع يحدد معايير جديدة للإبداع البشري ، هناك مجال واسع لحدوث أخطاء.
والاخطاء حدثت واحدا تلو الآخر
فشل المعدات... فشل الكهرباء...لا توجد محركات أقراص صلبة كافية لتخزين البيانات
صدقوا او لاتصدقوا، في وقت ما وقع بعض العلماء تحت ضغط شديد اثناء عملهم الاستكشافي
كان المشروع في ضائقه كبيره
كما قدمت مواقع التلسكوب تحديات عملية ضخمة.
البيئة المثالية لأستكشاف السماء ليلا غالبا يصعب اقامة مراصد فيها...
تيلسكوبات EHT لم تكن استثناءا لهذه القاعده
تنتشر مواقعهم البعيدة عبر أربع قارات ،
من ضمنها المراصد في صحراء أتكاما التشيليه القاحله
و على هضبه متجمده في أنتارتيكا
وعلى بركان خامد في هاواي
كل هذه التيلسكوبات تقع بعيدا عن الحضاره
حيث اضواء المدن لا تلوث السماء الليليه
لكن بالنسبه للعلماء اللذين غامروا و ذهبوا للتيلسكوبات لأخذ البيانات
العزله كانت أسهل مشاكلهم
تعتبر الأماكن الجافة جدًا على ارتفاعات عالية مثالية للرصد،
لأنها تتجنب بخار الماء في الغلاف الجوي الذي يتداخل مع الضوء من الأجسام الفلكية.
ALMA و APEX تقع على هضبة تشاجنانتور
عل ارتفاع 5000 متر في الصحراء التشيليه القاحله
مكان لايمكن العيش فيه لدرجة انه يستخدم كمكان لأختبار مركبات المريخ
كان على الأشخاص العاملين هنا استخدام خزانات الأكسجين لأن الهواء يكاد يكون معدوما و لا يمكن تنفسه.
خطر داء المرتفعات هدد ايضا المستكشفين في تيليسكوب جيمس كلرك ماكسويل
و Submillimeter Array الذي يقع قرب قمة بركان مانوكيا الخامد
فيه هذا المكان المكشوف و المرتفع فوق سطح البحر
تعرض العلماء لخطر الجفاف الشديد و ضربات الشمس
في الطرف الآخر من مقياس درجة الحرارة ،
المستكشفون في تيلسكوب القطب الجنوبي في أنتارتيكا
كان عليهم تحمل درجات حراره دون الصفر لفترات طويله
كان هنا تحديات فريده
الشمس لاتشرق في الأفق
ممايخلق ليله طويله تدوم لأشهر
هذا رائع بالنسبه للتليسكوبات، لكنه يحدث اضرارا نفسيه للبشر
ليال بلا نوم يقضونها بالعمل في هذي المناطق القاسيه
بعد قرابة عقد من الاستعداد اصبح EHT جاهزا اخيرا
ليستخدم كل الثمان تيلسكوبات كجهاز واحد
في الخامس من ابريل 2017 تم توجيه EHT لأول مره الى الهدف المختار M87
الثقب الأسود في وسط مجره كبيره تدعى Messier 87 على بعد 55 مليون سنه ضوئيه من الأرض
محولة النظر الى قلب المجره المظلم و التي تبعد عشرات ملايين السنين الضوئيه
قد يبدو كخيار غريب
هناك العديد من الثقوب السوداء القريبه من الأرض
لكن تم اختيار M87 بعنايه
كان لها ميزتان كبيرتان
انها احدى أكبر الثقوب السوداء التي نعرفها
ممايعطي العلماء فرصة افضل لرؤيتها اكثر من الثقوب السوداء الأصغر في فضائنا
و ليست في اقصى الشمال أو اقصى الجنوب في السماء
- أمر بالغ الأهمية إذا كان على التلسكوبات في جميع أنحاء العالم مراقبة ذلك في نفس الوقت.
عندما انتهت هذه الليالي التي لاينام فيها المستكشفون . بدأت مرحله جديده من العمل
لكي يكتشفوا ماذا سيرون
كان على العلماء جمع و تحليل البيانات بعنايه
مركزان للحساب ، أحدهما في أوروبا والآخر في الولايات المتحدة ،
جمعوا كميه مذهله من البيانات
- حوالي 350 تيرابايت في اليوم من كل تلسكوب.
كان لا بد من مزامنة البيانات بواسطة الساعات الذرية بدقة بالغة
لدرجة انها تخسر ثانيه واحده فقط كل 10 ملايين سنه
ومن ثم نقلها على محركات الأقراص الصلبة المتخصصة المليئة بالهيليوم.
قد يبدو حمل هذه الشحنة الثمينة كحل منخفض التقنية ،
لكن محركات الأقراص احتوت على كميه كبيره من البيانات لدرجة ان حملها بالأيدي ..
في وقت ما اعتبر اسرع نقل بيانات في التاريخ
بعد ساعات طويله من العمل على البيانات. بدأت الصوره تأخذ شكلها
ستخبر هذه الصورة مئات العلماء ما إذا كانت عقود من العمل قد حققت ما لا يمكن بلوغه ،
ام انها ذهبت سدى
بالرغم من ان الثقوب السوداء مظلمه بالكامل
الى انها تؤثر على مجرى الفوتونات التي تسير في المناطق المجاوره لها
وتترك اثرا جليا على الضوء الصادر من القرص المتراكم المحيط بالثقب الأسود
- قرص كبير من المادة يتصاعد تدريجياً نحو مضيفه.
المادة التعويضية تصبح مركزة للغاية ،
تسبب الاحتكاك لتسخينه لتشكيل بلازما متوهجة.
يتم تحديد مسار الضوء المنبعث من هذا الغاز المتوهج بواسطة الثقب الأسود:
إن الضوء الذي يمر بالقرب منه ينحني بالجاذبية الهائلة ، ويتجنب الحواف ،
لكن الضوء الذي يمر قريبًا جدًا يتم التقاطه ، ولا يهرب أبدًا.
بالنظر من الأرض بواسطة التيليسكوبات الاسلكية
هذه الآثار تتجلى في ظلال الثقب الأسود
- منطقة مركزية مظلمة مظللة ضد البلازما المضيئة.
بعد سنتين من الحسابات المضنية ، كانت الصورة جاهزة أخيرًا ...
على الرغم من أنها التقطت من مسافة مذهلة تبلغ 55 مليون سنة ضوئية ،
اظهرت الصورة شكل يشبه الخاتم مع منطقة مركزية مظلمة.
لأول مره في التاريخ: صورة ثقب أسود
ثم ننظر إلى مصدرنا الأول ونرى ذلك الخاتم.
ونرى ذلك الظل و تلك المنطقه المظلمه ثم نعرف فورا
اننا ننظر للمنطقه المحيطه بالثقب الأسود و للثقب الأسود من كل الاتجهات في وقت واحد
ننظر لمنطقه يتوقف فيها الزمن
هذا جزء مختلف من الكون نراه لأول مره
هذا بالضبط ما كنا نبحث عنه لكن بعد ثمانية سنوات
وتلك العملية الطويله و بضعة اسابيع من التقاط الصور و تمكننا من رؤية ما نريد
لم استطع تصديق هذا
حسنا، يجب ان اقول انها اخذت اهمية جديده الآن
لدينا في الواقع صورا تبدوا مثل المحاكاة
هناك تقارب غير عادي بين النظرية والتجربة
وهي تعد بانجازات هائله تلوح في الأفق
هذا الإنجاز التاريخي هو حدث هام في فهمنا المتطور للكون
ويضع أيضًا سابقة جديدة للتعاون العالمي في البحث العلمي.
واحدة من أكثر الأشياء المبهجة بالنسبة لي هي الفريق الذي أنشأناه ،
و أنا قمنا بشيئ اخبرونا الناس أنه مستحيل
وعندما في النهايه تقوم بشيئ اخبرك الناس انك لاتستطيع القيام به، انه شعور رائع
و اعتقد ان كل الفريق فخور اننا انجزنا شيئا كهذا
إنه ليس لنا فقط، إنه للجميع.
بينما توسع EHT
سيمكننا من التحقيق في الأسئلة العميقة التي تجذب الباحثين إلى الثقوب السوداء
إلى أي حد تصمد قوانين الفيزياء لدينا في ظل الظروف القاسية التي نعرفها؟
كيف تعمل ميكانيكا الغاز والإشعاع والجزيئات الموجودة حول الثقب الأسود؟
ما هي النظريات الصحيحة ، و ماهي النظريات التي سوف تنهار مع استكشافات أكثر دقة؟
الوقت وحده هو الذي سيخبر الألغاز التي ستكشفها EHT لاحقا
اعداد: ESO ترجمة: فهد الحربي