القوس A*

الرامي أ* (Sagittarius A*) هو الثقب الأسود فائق الكتلة الكامن في قلب مجرة درب التبانة، النقطة الثابتة التي تدور حولها المجرة بأكملها، بما في ذلك شمسنا، ببطء. تبلغ كتلته نحو 4.3 مليون ضعف كتلة الشمس، ومع ذلك فإن كل هذه الكتلة مضغوطة في منطقة لا يتجاوز عرضها مدار عطارد، على بعد نحو 27 ألف سنة ضوئية في اتجاه كوكبة الرامي.

واسمه (يُنطق "ساجيتاريوس إيه ستار") لا يشبه اسم أي كوكب: فالعلامة النجمية (*) تشير إلى المصدر الراديوي المتراص والشديد السطوع الكامن داخل مجمع الرامي أ الأوسع. وفي عام 2022، أصبح ثاني ثقب أسود على الإطلاق يُصوَّر مباشرة، منضمًا إلى العملاق الموجود في مجرة إم87، غير أن هذا الثقب يقع في فنائنا الكوني الخاص.

ليس مكانًا، بل حدًا فاصلًا

الثقب الأسود ليس له سطح. وما نسميه "حجمه" هو أفق الحدث، الحد الفاصل ذو الاتجاه الواحد الذي لا يستطيع حتى الضوء الإفلات منه. وبالنسبة لكتلة تعادل 4.3 مليون شمس، يبلغ نصف قطر هذا الأفق نحو 12.7 مليون كيلومتر، أي نحو ثمانية عشر ضعف عرض الشمس، وهو صغير بما يكفي ليتسع بارتياح داخل مدار عطارد. وكل ما بداخله مخفي عنا إلى الأبد.

الرامي أ* هو ثقب أسود دوّار، يُعرف باسم ثقب كير. وتشير نمذجة تدفق المادة المتراكمة عليه وومضاته السينية إلى أنه قد يدور بسرعة معتدلة، إذ تتراوح التقديرات بين نحو 0.5 و0.9 من الحد النظري الأقصى البالغ 1، أي أنه يجرّ نسيج الفضاء نفسه معه أثناء دورانه، وإن ظل الرقم الدقيق غير مؤكد. وليس له "حرارة" بالمعنى المعتاد، لكن البلازما الرقيقة التي تدور حلزونيًا نحوه تُسخَّن إلى نحو عشرة مليارات درجة، وهي التي تُصدر الضوء الذي نراه به أصلًا.

الصورة التي احتاجت كوكبًا لالتقاطها

في 12 مايو 2022، كشف تعاون تلسكوب أفق الحدث النقاب عن أول صورة مباشرة للرامي أ*: حلقة برتقالية مضيئة من الغاز فائق السخونة تحيط بظل مركزي مظلم. ولا يتجاوز اتساع هذا الظل في السماء 51.8 من الميكرو-ثانية القوسية، وقد شبّه فريق التعاون هذا التحدي بمحاولة رصد كعكة دائرية على سطح القمر.

لم يكن بمقدور أي صحن هوائي مفرد أن يميّز جرمًا بهذا الصغر. لذا رُبطت ثمانية مراصد راديوية موزعة من صحراء أتاكاما في تشيلي إلى إسبانيا وهاواي وأريزونا والمكسيك والقطب الجنوبي في تلسكوب افتراضي بحجم الكرة الأرضية بأكملها، وجُهِّزت جميعها لرصد مركز المجرة خلال أبريل 2017. ويتحرك الغاز المحيط بالرامي أ* بسرعة تقارب سرعة الضوء ويكمل دورة كاملة في دقائق معدودة فقط، لذا كان مظهره يتغير حتى أثناء جمع البيانات، وهو أحد أسباب استغراق تحليل هذه الصورة خمس سنوات إضافية مقارنة بصورة إم87 السابقة.

نجوم كشفت سرّه

قبل أي صورة فوتوغرافية بوقت طويل، كشف الثقب الأسود عن نفسه من خلال جاذبيته. فعلى مدى عقود، استخدم فريقان، بقيادة راينهارد جينزل في ألمانيا وأندريا غيز في الولايات المتحدة، أكبر تلسكوبات العالم لتتبّع نجوم فردية تدور بسرعة هائلة حول نقطة غير مرئية في مركز المجرة. أحد هذه النجوم، المسجَّل باسم S2، يدور حول الرامي أ* في مدار ضيق مدته 16 عامًا، وفي مايو 2018 اقترب منه إلى مسافة نحو 18 مليار كيلومتر بسرعة تقارب ثلاثة بالمئة من سرعة الضوء.

وقد تمدد ضوء هذا النجم نحو الأطوال الموجية الأكثر احمرارًا وهو يتسلق خارجًا من جاذبية الثقب الأسود، وهو انزياح أحمر جذبوي يطابق تمامًا ما تتنبأ به النسبية العامة لأينشتاين. وقد حدّدت هذه المدارات النجمية الممتدة لعقود كتلة الثقب الأسود بدقة تصل إلى جزء من المئة، ونالت جينزل وغيز نصيبهما من جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020، إلى جانب روجر بنروز.

وحش هادئ بشكل مفاجئ

بالنظر إلى حجمه، يتسم الرامي أ* بهدوء لافت. فهو لا يمزق النجوم إربًا ولا يطلق إشعاعًا بحجم الكوازارات؛ إذ يبتلع فقط نحو جزء من مئة ألف من كتلة الشمس من المادة سنويًا، وحتى معظم هذا القدر يُقذف إلى الخارج قبل أن يسقط فيه فعليًا. وبالمقارنة مع الثقوب السوداء النشطة التغذي في المجرات البعيدة، يكاد ثقبنا يكون خاملًا تمامًا.

لكنه ليس صامتًا تمامًا رغم ذلك. فالتلسكوبات الفضائية مثل تشاندرا ونوستار التابعين لناسا ترصده بانتظام وهو يتوهج بالأشعة السينية، وهي ومضات قصيرة يُعتقد أنها ناتجة عن نشاط مغناطيسي في الغاز المتساقط نحوه. كما توجد إشارات في أصداء ضوئية قديمة على أن الرامي أ* كان أكثر نشاطًا بكثير قبل نحو قرنين من الزمن.

من ومضة راديوية إلى مرساة مجرية

اكتُشف الرامي أ* في 13 و15 فبراير 1974 على يد بروس باليك وروبرت براون، اللذين رصدا مصدرًا راديويًا متراصًا بشكل غير معتاد في مركز المجرة باستخدام مقياس تداخل راديوي في غرين بانك. وأطلق براون لاحقًا هذا الاسم، مضيفًا العلامة النجمية للإشارة إلى أن المصدر "مثير"، على غرار الترميز المستخدم للذرات المثارة، وبقي هذا الاسم متداولًا منذ ذلك الحين.

ويُفهم اليوم أن هذه النقطة الراديوية الخافتة تمثّل المرساة الجاذبية لمجرة درب التبانة: مركزًا تدور حوله عدة مئات المليارات من النجوم، شمسنا من بينها، وتستغرق نحو 230 مليون عام لإتمام دورة واحدة.

لماذا لا يمكنك رؤيته

على عكس كوكب أو مذنب، يستحيل رصد الرامي أ* بالعين المجردة. فهو يقع خلف سُحُب كثيفة من الغبار بين النجمي تحجب الضوء المرئي بشكل شبه كامل، ولهذا السبب اكتُشف عبر موجات الراديو ويُدرس اليوم بموجات الراديو والأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية بدلًا من النطاق البصري. وكل ما يمكنك فعله هو النظر باتجاه كوكبة الرامي، المنخفضة في سماء الصيف من نصف الكرة الشمالي، وأن تعلم أن أكثف سُحُب النجوم في درب التبانة هناك تُخفي في مركزها الدقيق ظلًا كتلته أربعة ملايين ضعف كتلة الشمس، ظلًا احتاج تصويره إلى تلسكوب بحجم كوكب بأكمله.