تصویری واضح‌تر از سیاهچاله‌ی مرکز کهکشان M87 منتشر شد
پروژه‌ی همکاری تلسکوپ افق رویداد (EHT) که نخستین تصویر از یک سیاهچاله را منتشر کرده است، امروز نمای تازه‌ای از این جرم عظیم در مرکز کهکشان M87 (مسیه ۸۷) را به نمایش گذاشته است که آن را در نور قطبیده نشان می‌دهد و امکان بررسی دقیق‌تر آن را فراهم می‌کند.
این نخستین باری است که ستاره‌شناسان قادر به اندازه‌گیری قطبش (Polarization)، که امضای میدان مغناطیسی محسوب می‌شود، در چنین فاصله‌ی نزدیکی از لبه‌ی سیاهچاله هستند. این مشاهدات کلیدی برای توضیح این موضوع هستند که چگونه M87 واقع در ۵۵ میلیون سال نوری از ما، جت‌های پرانرژی از هسته‌ی خود ساطع می‌کند.
«مونیکا موشیبرودزکا» (Monika Mościbrodzka) هماهنگ‌کننده‌ی کارگروه قطبش‌سنجی (Polarimetry) تلسکوپ افق رویداد و استاد دانشگاه رادبود هلند گفت: «ما اکنون شواهد مهم دیگری برای درک شیوه‌ی رفتار میدان‌های مغناطیسی در اطراف سیاهچاله‌ها و چگونگی فعالیت در این منطقه‌ی بسیار چگال از فضا می‌بینیم که می‌تواند جت‌های قدرتمندی را که بسیار فراتر از کهکشان هستند، هدایت کند.»
نخستین تصویر از یک سیاهچاله
در ۱۰ آوریل ۲۰۱۹ (۲۱ فروردین ۱۳۹۸) دانشمندان نخستین تصویر از یک سیاهچاله را منتشر کردند. این تصویر ساختاری حلقه‌مانند با یک منطقه‌ی مرکزی تاریک دارد که در حقیقت سایه‌ی سیاهچاله را نشان می‌دهد. از آن زمان، همکاری تلسکوپ افق رویداد، اطلاعات مربوط به جرم چگال مرکز کهکشان M87 را که در سال ۲۰۱۷ جمع‌آوری شده، عمیق‌تر بررسی کردند و دریافتند که بخش قابل توجهی از نور اطراف سیاهچاله قطبیده است.
«ایوان مارتی-ویدال» (Iván Martí-Vidal) دیگر هماهنگ‌کننده‌ی کارگروه قطبش‌سنجی تلسکوپ افق رویداد و استاد دانشگاه والنسیا اسپانیا هم خاطرنشان کرد: «این کار یک نقطه عطف مهم است. قطبش نور دارای اطلاعاتی است که به ما امکان می‌دهد تا فیزیک پشت تصویری را که در آوریل ۲۰۱۹ دیدیم، بهتر درک کنیم. چیزی که قبلا امکان‌پذیر نبود. رونمایی از این تصویر نور قطبیده‌ی جدید به دلیل تکنیک‌های پیچیده‌ای که در به‌دست آوردن و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها وجود دارد، به سال‌ها کار نیاز داشت.»
تصویر سیاهچاله‌ی مرکز کهکشان M87 در نور قطبیده
Credit: EHT Collaboration
تأثیر رصد نور قطبیده
زمانی که نور از فیلتر خاصی می‌گذرد، مانند عدسی‌های عینک آفتابی، یا در مقیاس کیهانی با گذر از مناطق داغ فضا که میدان‌های مغناطیسی در آن وجود دارد، قطبیده می‌شود. به همان روشی که عینک آفتابی قطبی (پلاریزه) با کاهش بازتاب و تابش خیره‌کننده از سطوح روشن به ما کمک می‌کند تا بهتر ببینیم، ستاره‌شناسان هم می‌توانند با مشاهده‌ی شیوه‌ی قطبش نور، دید خود را نسبت به منطقه‌ی اطراف سیاهچاله شفاف‌تر کنند. از جمله به طور مشخص، قطبش نور به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا از خطوط میدان مغناطیسی موجود در لبه‌ی سیاهچاله نقشه‌برداری کنند.
«اندرو چایل» (Andrew Chael) عضو همکاری تلسکوپ افق رویداد و تلسکوپ هابل ناسا گفت: «تصاویر قطبی جدید که به‌تازگی منتشر شده، کلیدی در درک این مسئله است که چگونه میدان مغناطیسی به سیاهچاله اجازه می‌دهد مواد را ببلعد و جت‌های قدرتمندی را پرتاب کند.»
توضیح جت‌های سیاهچاله
جت‌های درخشان ماده و انرژی که از هسته‌ی کهکشان M87 خارج می‌شوند، و حداقل ۵۰۰۰ سال نوری از مرکز آن امتداد می‌یابند، یکی از رمزآلودترین و پرانرژی‌ترین ویژگی‌های کهکشان هستند. بیشتر ماده‌ای که نزدیک لبه‌ی سیاهچاله قرار دارد، پس از گذر از افق رویداد، وارد آن می‌شود. با این وجود برخی از ذرات اطراف، لحظاتی قبل از به دام افتادن، می‌گریزند و به صورت جت به فضا پرتاب می‌شوند.
تصویر سیاهچاله‌ی کهکشان M87 و جت‌های خروجی از آن در نور قطبی
Credit: EHT Collaboration; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Goddi et al.; VLBA (NRAO), Kravchenko et al.; J. C. Algaba, I. Martí-Vidal
ستاره‌شناسان برای درک بهتر این روند، به مدل‌های گوناگونی از شیوه‌ی رفتار ماده در نزدیکی سیاهچاله روی آورده‌اند اما هنوز دقیق نمی‌دانند که چگونه جت‌هایی بزرگ‌تر از کهکشان، از ناحیه‌ی مرکزی آن که از نظر اندازه قابل مقایسه با منظومه‌ی شمسی است، پرتاب می‌شوند و از سوی دیگر ماده دقیقا چگونه به درون سیاهچاله می‌ریزد.
اما با تصویر جدید EHT از سیاهچاله و سایه‌ی آن در نور قطبیده، ستاره‌شناسان برای نخستین بار موفق شدند منطقه‌ای را در خارج از سیاهچاله رصد کنند که برهم‌کنش میان ماده‌ی وارد شده به سیاهچاله و جت‌های خروجی از آن رخ می‌دهد.
این مشاهدات، اطلاعات تازه‌ای را در مورد ساختار میدان‌های مغناطیسی، درست خارج از سیاهچاله فراهم می‌کند. این تیم پژوهشی دریافت که تنها مدل‌های نظری که گاز قوی مغناطیسی را درنظر گرفته‌اند، می‌توانند آنچه را که در همکاری تلسکوپ افق رویداد مشاهده می‌شود، توضیح دهند.
«جیسون دکستر» (Jason Dexter) استادیار دانشگاه کلرادو بولدر و هماهنگ‌کننده‌ی کارگروه فعالیت‌های نظری ETH گفت: «رصدها نشان می‌دهد که میدان‌های مغناطیسی در لبه‌ی سیاهچاله به اندازه‌ای قوی هستند که می‌توانند گاز داغ را عقب برانند و به آن کمک کنند تا در برابر نیروی گرانش مقاومت کند. تنها گازی که در میان میدان مغناطیسی می‌لغزد، می‌تواند به سمت افق رویداد حرکت چرخشی داشته باشد.»
همکاری تلسکوپ افق رویداد
برای مشاهده‌ی قلب کهکشان M87 همکاری افق رویداد، هشت تلسکوپ از سراسر جهان از جمله آرایه‌ی میلی‌متری بزرگ آتاکاما (آلما) در شیلی و آزمایش رهیاب آتاکاما (APEX) را به هم پیوند داد تا یک تلسکوپ مجازی به اندازه‌ی زمین بسازند. وضوحی که با همکاری تلسکوپ افق رویداد به دست می‌آید، برابر با اندازه‌گیری طول یک کارت اعتباری در کره‌ی ماه است.
تصویری از کهکشان M87 توسط تلسکوپ بزرگ اروپایی (VLT)
Credit: ESO
«سیسکا کمپر» (Ciska Kemper) دانشمند برنامه‌ی آلما گفت: «آلما و اپکس، به دلیل قرارگیری در نیمکره‌ی جنوبی، کیفیت تصویر را با گسترش جغرافیایی شبکه‌ی افق رویداد، افزایش می‌دهند. آلما با ۶۶ آنتن خود نقش غالب را برای جمع‌آوری سیگنال‌های نور قطبیده دارد و اپکس هم برای کالیبراسیون تصویر بسیار ضروری است.»
«سیریاکو گودی» (Ciriaco Goddi) دانشمند دانشگاه رادبود و رصدخانه‌ی لیدن (Leiden Observatory) هم افزود: «داده‌های آلما همچنین برای کالیبراسیون، تصویربرداری و تفسیر مشاهدات EHT بسیار مهم بود. این داده‌ها قیدهای دقیقی را برای مدل‌های نظری که شیوه‌ی رفتار ماده در نزدیکی افق رویداد سیاهچاله را توضیح می‌دهند، ارائه می‌دهد.»
شیوه‌ی تنظیم تلسکوپ افق رویداد به تیم پژوهشی امکان می‌دهد تا به طور مستقیم، سایه‌ی سیاهچاله و حلقه‌ی اطراف آن را مشاهده کنند. تصویر تازه در نور قطبیده از این سیاهچاله در قلب کهکشان M87 هم به وضوح نشان می‌دهد که این حلقه مغناطیسی است. این یافته‌ها در دو مقاله‌ی جداگانه در The Astrophysical Journal منتشر شده‌اند که طی آن بیش از ۳۰۰ پژوهشگر از چندین سازمان و دانشگاه سراسر جهان مشارکت داشته‌اند.
با به‌روزرسانی‌های انجام شده در شبکه و اضافه شدن رصدخانه‌های تازه، همکاری تلسکوپ افق رویداد به سرعت در حال پیشبرد علم است و این‌طور که «جانگو پارک» (Jongho Park) از مؤسسه‌ی اخترفیزیک سینیکا (Sinica) تایپه می‌گوید، انتظار می‌رود که مشاهدات ETH در آینده ساختار میدان مغناطیسی اطراف سیاهچاله را با دقت بیشتری نشان دهد و اطلاعات بیشتری در مورد فیزیک گاز داغ در این ناحیه فراهم کند.
عکس کاور: تصویر سیاهچاله‌ی مرکز کهکشان M87 در نور قطبیده
Credit: EHT Collaboration
منیع: ESO
