خانم‌ها و آقایان، این شما و این اولین تصویر واقعی از یک سیاهچاله

امیررضا کامکار ۲۲ فروردین ۱۳۹۸ | ۱۵:۰۲ ۲۴ فروردین ۱۳۹۸ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۳ دقیقه

یکی از شگفت‌انگیزترین خبرهای علمی سال‌های اخیر در نهایت اعلام شد؛ ثبت اولین تصویر مستقیم و واقعی از یک سیاهچاله. نتیجه‌ی پژوهش گروهی بزرگ از اخترشناسان و رصدخانه‌های مختلف در نقاط مختلف دنیا که در پروژه‌ی تلسکوپ افق رویداد (EHT) گرد هم آمدند.

نتیجه‌ی رصدهای تلسکوپ افق رویداد چهارشنبه ۲۱ فروردین و به صورت همزمان در چند کنفرانس خبری در نقاط مختلف دنیا اعلام شد. شگفت‌انگیزترین بخش ماجرا نمایش تصویری از ابرسیاهچاله‌ی مرکزی کهکشان M87 بود؛ نخستین تصویر از یک سیاهچاله.

رصدهای تلسکوپ افق رویداد تایید دیگری بود بر نظریه‌ی نسبیت عام آلبرت اینشتین. ذهن زیبای اینشتین کماکان و پس از گذشت صد سال مایه‌ی شگفتی بشر است.

تصویر منتشر شده از ابرسیاهچاله‌ی کهکشان M87 حلقه‌ای درخشان را در اطراف دایره‌ای تیره نمایش می‌دهد. کهکشانی که حدود ۵۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و جرم ابرسیاهچاله‌ی مرکز آن حدود هفت میلیارد برابر جرم خورشید است. حلقه‌ی درخشانی که در تصویر دیده می‌شود در واقع درخشش مواد بسیار داغی است که در حال چرخش به دور سیاهچاله‌اند. و دایره‌ی تیره‌ در مرکز این حلقه‌ی درخشان خود سیاهچاله‌ است. جایی که طبیعتا نوری از آن به بیرون تابش نمی‌شود.

عکس ۲: کهکشان M87.
Credit: ESO

سیاهچاله چیست؟

همه چیز از نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین آغاز شد. نظریه‌ی نسبیت عام نشان می‌داد که فضازمان بر اثر حضور یک جرم سنگین تغییر شکل می‌دهد. و همین نتیجه‌ی برآمده از نسبیت عام آغازگر ایجاد مفهومی با نام سیاهچاله بود. مکانی که جرم و انرژی به اندازه‌ای در آن متراکم است که باعث رمبش فضازمان می‌شود و جرمی شکل می‌گیرد که حتی نور توان فرار از گرانش آن را ندارد. پدیده‌ای که در علم فیزیک به تکینگی معروف است.

افق رویداد هر سیاهچاله مرز آن را مشخص می‌کند و با گذر از افق رویداد دیگر راه برگشتی وجود ندارد.

ستاره‌های پرجرم در پایان زندگی خود به سیاهچاله تبدیل می‌شوند. سیاهچاله‌هایی که البته کوچک و کم‌جرم هستند. اما جرم ابرسیاهچاله‌های مرکز کهکشان‌ها، که دو مورد از آن‌ها سوژه‌های رصدی تلسکوپ افق رویداد بودند، به میلیون‌ها یا حتی میلیاردها برابر جرم خورشید می‌رسد.

تا سال ۲۰۱۵ تنها شواهدی که از وجود سیاهچاله‌ها در دست بود رصدهای غیرمستقیم و تاثیرات گرانشی سیاهچاله‌ها بود. تا این که در سال ۲۰۱۵ و با آشکار شدن امواج گرانشی حاصل از ادغام دو سیاهچاله اولین آشکارسازی مستقیم سیاهچاله‌ها انجام شد. گامی بسیار بزرگ که پنجره‌ای تازه را رو به کیهان گشود. اکنون اما تصویری مستقیم از یک سیاهچاله در امواج الکترومغناطیس ثبت شده که اتفاقی بسیار مهم و ارزشمند است. اکنون می‌توانیم چهره‌ی واقعی سیاهچاله‌ها را برای اولین بار مشاهده کنیم.

تلاشی بین‌المللی و گامی بزرگ در راه علم

سیاهچاله‌ها اجرام بسیار پرجرمی هستند. اما با توجه به گرانش بسیار زیادشان اندازه‌ی آن‌ها در مقیاس کیهانی چندان بزرگ نیست. بنابراین برای آشکار کردن آن‌ها باید از تلسکوپی با قطر بسیار زیاد استفاده کرد. بهترین انتخاب نیز تلسکوپ‌های رادویی است. چرا که امواج رادیویی می‌توانند از غبار و گاز اطراف مرکز کهکشان گذر کنند.

دانشمندان برای رسیدن به هدف بزرگ خود از شبکه‌ای از هشت رصدخانه‌ی رادیویی در نقاط مختلف دنیا بهره بردند و آرایه‌ای از تلسکوپ‌های رادیویی را به ابعاد سیاره‌ی زمین شکل دادند. تلسکوپ‌هایی که با ساعت اتمی هماهنگ شدند و به مدت ده روز به دو سیاهچاله خیره شدند: ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان راه شیری و ابرسیاهچاله‌ی کهکشان M87.

عکس ۳: آرایه‌ی رادیویی آلما، یکی از رصدخانه‌های حاضر در پروژه‌ی تلسکوپ افق رویداد.
Credit: Y. Beletsky (LCO)/ESO

پس از آن و به مدت دو سال گروه تلسکوپ افق رویداد مشغول بررسی داده‌های جمع‌آوری شده بود. حجم داده‌های گرد‌آوری شده به اندازه‌ای زیاد بود که امکان انتقال آن‌ها از طریق وب وجود نداشت و انتقال داده‌ها با کمک هارد انجام شد! همین مسئله مشکلی را در انتقال داده‌های تلسکوپ قطب جنوب ایجاد کرد. چرا که پس از پایان رصدها شرایط آب و هوایی در قطب جنوب مناسب نبود و دانشمندان مجبور شدند برای رسیدن داده‌های این تلسکوپ چند ماه منتظر بمانند. در این پروژه در مجموع ۴ پتابایت داده ذخیره شد.

در نهایت سال گذشته این تیم پژوهشی به چهار گروه مختلف تقسیم شد تا تصاویر نهایی از میان حجم عظیم داده‌ها ایجاد شوند. در همین زمان داده‌های بیشتری نیز جمع‌آوری شد که البته از آن‌ها در نتیجه‌ای که روز چهارشنبه اعلام شد استفاده نشده بود.

به این ترتیب همکاری بهترین رصدخانه‌های رادیویی جهان و گروهی بزرگ از دانشمندان از مراکز پژوهشی مختلف منجر به یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای بشر در زمینه‌ی اخترشناسی شد.

عکس کاور: تصویری واقعی از ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان M87.

Credit: EHT Collaboration

برچسب‌ها :
دیدگاه شما