نماد آخرین خبر

تصویربرداری از سایه‌ سیاه‌چاله

منبع
بروزرسانی
تصویربرداری از سایه‌ سیاه‌چاله
مجله علمي ايلياد/ در حالي که من در حال نوشتن اين مقاله هستم، تعدادي از راديو تلسکوپ‌ها که در سرتاسر زمين پخش شده‌اند، به‌عنوان ابزاري غول‌پيکر در تلاش براي تصويربرداري از سياه‌چاله‌اي اَبَرپرجرم هستند که در مرکز کهکشان‌مان قرار دارد. اين تصويربرداري به هيچ‌وجه کار آساني نيست. بنا به تعريف، سياه‌چاله بسيار متراکم است و کشش گرانشي در آن به‌قدري قوي است که حتي نور نمي‌تواند از محدوده‌ي آن خارج شود. بنابراين چگونه مي‌توان جرمي که نمي‌تواند نور ساطع کند و نور منعکس نمي‌کند را مشاهده کرد؟ با جستجوي سايه‌ي آن؛ و اين دقيقاً همان کاري است که تلسکوپ افق رويداد در حال انجام آن است. سياه‌چاله‌هاي فراوان سياه چاله‌ها اجرام معمول در جهان هستند. ما فکر مي‌کنيم عمر هر ستاره‌اي با حداقل جرمي ۳۰ برابر جرم خورشيدمان به‌شکل سياه‌چاله به پايان مي‌رسد. هزارها و هزارها ستاره‌ با اين ابعاد فقط در کهکشان راه شيري ما زندگي مي‌کنند. بنابراين سياه‌چاله‌هاي ابرپرجرمِ واقعاً غول‌پيکري در اين کهکشان وجود دارد. مرکز هر کهکشان بزرگ يکي از اين سياه‌چاله‌ها را در خود دارد و جرم هر کدام ميليون‌ها تا ميلياردها برابر جرم خورشيدمان است. کل جرم سياه‌چاله‌ي ابرپرجرم کهکشان‌مان که «قوس-*A» ناميده مي‌شود، به شدت در هم فشرده مي‌شوند و تراکم آن به‌قدري مي‌شود که درون مدار سياره‌ي زحل قرار مي‌گيرد. اگر در مورد ابعاد اين سياه‌چاله کنجکاو هستيد، بايد بدانيد که عرض آن حدود ۲۰ ميليون کيلومتر است، حدود ۲۰ ميليونيوم يک‌ آرک‌ثانيه در آسمان به نظر مي‌رسد (آرک‌ثانيه واحدي است که کيهان‌شناسان براي اندازه‌گيري زاويه در آسمان استفاده مي‌کنند.). اگر محاسبات من درست باشد، اين سياه‌چاله تا حدي شبيه اندازه‌ي يک توپ گلف روي سطح ماه، از ديد ما در سطح زمين به نظر خواهد رسيد. قوس-*A باريکه‌ي کوچکي از آسمان را اشغال مي‌کند؛ اما کيهان‌شناسان گمان مي‌کنند به‌هم پيوستن راديو تلسکوپ‌هاي مستقر در شيلي، هاوايي، آريزونا، قطب جنوب و کوهستان آلپ، به علاوه‌ي تعدادي ديگر از تلسکوپ‌ها اين امکان را براي آن‌ها فراهم مي‌سازد تا جزئيات دقيق کافي براي تصويربرداري سايه‌ي سياه‌چاله برخلاف نور زمينه را رصد و ثبت کنند. نيروي گرانش سياه‌چاله بر روي نوري که از نزديکي آن مي‌گذرد تاثير مي‌گذارد؛ اين نور آن‌قدر به سياه‌چاله نزديک نيست که درون آن بيافتد و تنها از مسير خود منحرف مي‌شد. بنابراين اين نور منحرف شده به سمت توده‌ي غيرقابل ديدن، مي‌پيچيد. مي‌توان اين وضعيت را با زماني مقايسه کرد که ما از طريق پنجره‌هاي قديمي به مجموعه‌اي از لامپ‌هاي کنار هم، نگاه مي‌کنيم. مکان‌هايي که شيشه‌ي بيشتري دارد نورهاي زمينه را بيشتر از مناطقي که شيشه کمتري دارند تحت تاثير قرار مي‌دهد و منحرف مي‌کنند. نوري که اطراف مرز بدون بازگشت سياه‌چاله مي‌پيچد، به ترسيم طرح آن منطقه‌ي افق رويداد منجر مي‌شود. هر کدام از تلسکوپ‌ها در اين آرايه زميني کامل، طول موج يا رنگ خاصي از نور (۱.۳۰ ميلي‌متر) را بررسي مي‌کنند. اين نور با مداخله‌ي گاز يا گرد و غبار متوقف نمي‌شود، بنابراين تمام خوشه‌هاي ستاره‌اي و سحابي‌ها که بين قوس-A* و زمين قرار مي‌گيرند، مانعي براي اين منظره نخواهند بود. تلسکوپ افق رويداد در چند سال گذشته، چندين بار به مرکز راه شيري متمرکز بوده است و گاز داغ را در آشوب بسيار نزديک به سياه‌چاله مشاهده کرده است. اين مشاهدات جديد، که اخيراً آغاز شده و ۱۰ روز نيز به‌طول انجاميده، برخي از قدرتمندترين راديو تلسکوپ‌هاي روي زمين را شامل مي‌شود. تلسکوپ قطب جنوب و آلما ALMA مستقر در شيلي، به اين آرايه پيوستند. دانشمندان در انتظار نتايج خيره‌کننده‌اي هستند. سال گذشته، در گردهمايي زمستاني جامعه کيهان‌شناسان آمريکايي، «فريال اوزل» عضو تيم تلسکوپ افق رويداد، گفت: «کيهان‌شناسان انتظار دارند اندازه‌ي قوس-*A را با دقت ۴ درصد اندازه بگيرند. آن‌ها قادر خواهند بود که آشوب را درست خارج از سياه‌چاله، يعني منطقه‌اي که ميدان‌هاي مغناطيسي و حداکثر اختلافات گرانش در آن يافت مي‌شود، مطالعه کنند. طبق آخرين اخبار منتشر شده از رصدخانه‌ي جنوبي اروپا که يکي از چندين شرکايي پروژه‌ي آلما است، ما اواخر امسال مي‌بايست منتظر نخستين نتايج باشيم. اما اين تمام داستان نيست. سياه‌چاله‌ي ابرپرجرم ما نسبتاً آرام است؛ اما بسياري از سياه چاله‌هاي ديگر اين چنين نيستند. آن‌ها به گونه‌اي فوران‌هايي از مواد پرتاب مي‌کنند که تقريباً با سرعت نور حرکت مي‌کنند و اين فوران‌ها قادر هستند به گاز موجود در اطراف کهکشان خانه‌شان انرژي بخشند. از طرفي ما واقعاً نمي‌دانيم چگونه اين فوران‌ها شکل مي‌گيرند. ما تا به حال به اندازه‌ي کافي از نزديک افق رويداد سياه‌چاله‌ي فعال را نديده‌ايم تا بتوانيم چنين اطلاعاتي را به‌دست بياوريم. خوشبختانه، کهکشاني در اطراف ما وجود دارد که ممکن است تنها پاسخ را داشته باشد. کهکشان M87 در فاصله‌ي ۵۵ ميليون سال نوري از ما قرار دارد. در اين فاصله، شما انتظار نداريد سياه‌چاله‌ي مرکزي آن قابل رويت باشد، اما اين سياه‌چاله، سياه‌چاله‌اي عظيم‌الجثه‌ي ابرپرجرم است که حدود هزار برابر غول‌پيکرتر از سياه‌چاله‌ي راه شيري است. اين به اين معنا است که افق رويداد آن نيز بزرگتر است. محاسبات نشان مي‌دهد که سياه‌چاله‌ي ابرپرجرم فعال کهکشان M87 حدود نصف اندازه‌ي قوس-*A در آسمان به نظر برسد. بسته به اينکه تلسکوپ افق رويداد و مجموعه نرم‌افزارهاي کامپيوتري‌اش چقدر خوب بتوانند از قوس-*A تصويربرداري کنند و آن را تجزيه و تحليل کنند، ما نيز ممکن است در آينده‌اي نه چندان دور بتوانيم نگاهي گذرا به سياه‌چاله‌هاي ابرپرجرم فعال داشته باشيم. نوشته: ليز کرايسي