واضح‌ترین تصویر از یک سیاه‌چاله منتشر شد

استفاده از داده‌های تلسکوپ زمینی افق رویداد(EHT) استاندارد جدیدی را برای رصدهای مبتنی بر زمین تعیین کرده است.

اکنون تیم تلسکوپ افق رویداد در یک موفقیت نادر توانسته است به بالاترین وضوحی از یک سیاه‌چاله که در قلب یک کهکشان دور پنهان شده بود، برسد.

تلسکوپ افق رویداد یک شبکه جهانی از تلسکوپ‌های رادیویی است که با هم کار می‌کنند تا یک ابزار رصدی مجازی به اندازه زمین ایجاد کنند.

تلسکوپ افق رویداد در این مشاهدات آزمایشی، نور کهکشان‌های دور را با فرکانس ۳۴۵ گیگاهرتز که مربوط به طول موج ۰.۸۷ میلی‌متر است، شناسایی کرد.

این شاهکار راه را برای تصاویر واضح‌تر از هیولاهای کیهانی هموار می‌کند و ویژگی‌ها و بینش‌های جدیدی را در مورد رفتار آنها آشکار می‌کند. در واقع تلسکوپ افق رویداد در آینده تصاویر سیاه‌چاله‌ای ۵۰ درصد واضح‌تر از زمین را به نمایش خواهد گذاشت.

الکساندر ریموند سرپرست این مطالعه گفت: ما با تلسکوپ افق رویداد اولین تصاویر سیاه‌چاله‌ها را با تشخیص امواج رادیویی در ۲۳۰ گیگاهرتز دیدیم، اما حلقه درخشانی که دیدیم در اثر خم شدن نور در گرانش سیاه‌چاله ایجاد شده بود، هنوز تار به نظر می‌رسید.

وی افزود: در فرکانس ۳۴۵ گیگاهرتز، تصاویر ما واضح‌تر و با جزئیات بیشتر است که به نوبه خود ویژگی‌های جدیدی را نشان می‌دهد، هم آنهایی که قبلا پیش‌بینی شده بودند و هم شاید برخی از ویژگی‌ها که تاکنون نمی‌دانستیم.

تصویری با فرکانس بالا

تلسکوپ افق رویداد از تکنیک تداخل‌سنجی خط پایه بسیار بلند(VLBI) برای ایجاد یک تلسکوپ مجازی به اندازه کل سیاره زمین استفاده می‌کند.

تلسکوپ افق رویداد به ثبت اولین تصویر از ابرسیاه‌چاله *M87 واقع در مرکز کهکشان M87 در سال ۲۰۱۹ مشهور است. این تلسکوپ همچنین در سال ۲۰۲۲ از سیاه‌چاله *Sgr A در مرکز کهکشان راه شیری عکس گرفت.

شایان ذکر است که رصد کنونی این تلسکوپ اولین مشاهده با بالاترین فرکانس در محدوده ۳۴۵ گیگاهرتز است که با استفاده از تکنیک VLBI انجام شده است.

در حالی که تلسکوپ‌های منفرد می‌توانند آسمان شب را با فرکانس ۳۴۵ گیگاهرتز رصد کنند، اما تکنیک VLBI چالش‌های مهمی را در این فرکانس به همراه داشت. به عنوان مثال، بخار آب اتمسفر به عنوان یک مانع اصلی برای مشاهدات سیاه‌چاله در فرکانس ۳۴۵ گیگاهرتز عمل می‌کند، چرا که سیگنال‌های قوی‌تر از ۲۳۰ گیگاهرتز را جذب می‌کند.

بنابراین تیم عملیات تلسکوپ افق رویداد برای این مشاهدات با وضوح بالا، حساسیت تلسکوپ را برای استفاده از روش VLBI در فرکانس ۳۴۵ گیگاهرتز بهبود بخشید. این امر با ترکیبی از پیشرفت‌های فناورانه از جمله افزایش پهنای باند امکان‌پذیر شد. علاوه بر این، یک برنامه‌ریزی استراتژیک مانند انتظار برای شرایط آب و هوایی مطلوب در تمام سایت‌های رصدی نقشی کلیدی ایفا کرد.

تصاویر واضح‌تر در آینده

در این آزمایش از ترکیبی از تلسکوپ‌های قدرتمند از جمله آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما(ALMA)، آزمایش رهیاب آتاکاما(APEX)، آرایه میلی‌متری گسترده شمالی(NOEMA)، آرایه زیر میلی‌متری(SMA) و تلسکوپ گرینلند استفاده شد.

قدرت این تلسکوپ‌های پیشرفته برای دستیابی به وضوح قابل توجه ۱۹ میکروآرک‌ثانیه ترکیب شد.

نیمِش پاتل(Nimesh Patel) اخترفیزیکدان مرکز اخترفیزیک هاروارد اند اسمیتسونیان گفت: قوی‌ترین مکان‌های رصدی روی زمین در ارتفاعات بالا وجود دارند، جایی که شفافیت و پایداری جو بهینه است، اما شرایط آب و هوایی نیز مهم است.

وی افزود: ما اکنون با سیستم‌های پهنای باند بالا که بخش‌های وسیع‌تری از طیف رادیویی را پردازش و ضبط می‌کنند، شروع به غلبه بر مشکلات اساسی در حساسیت مانند آب و هوا کرده‌ایم.

طبق بیانیه مطبوعاتی محققان، این جدیدترین شاهکار تلسکوپ افق رویداد، کارشناسان را به ساخت تصاویر با کیفیت بالا از سیاه‌چاله‌ها نزدیک می‌کند. آنها حتی می‌توانند فیلم‌هایی از منطقه افق رویداد سیاه‌چاله‌ها بسازند که نقطه بی‌بازگشتی برای ماده در حال سقوط در سیاه‌چاله است.

آینده تصویربرداری از سیاه‌چاله‌ها روشن است، زیرا این پروژه تحت عنوان ngEHT وعده می‌دهد که شبکه تلسکوپ‌های افق رویداد را به میزان قابل توجهی ارتقا دهد. انتظار می‌رود آنتن‌های جدیدی اضافه شود و آنتن‌های موجود نیز ارتقا یابد.

این یافته‌ها در مجله Astronomical منتشر شده است.