خانه ستاره‌ شناسی نخستین عکس واقعی از…

نخستین عکس واقعی از…

radfyz@gmail.com
۰ دیدگاه 132 بازدید

تصویر به دست آمده از سیاهچالۀ مرکز کهکشان مسیه ۸۷ یک ”حلقۀ آتش“ درخشان را به دور حفره‌ای سیاه، نشان می‌دهد. لبۀ دایره سیاه، آن‌جایی که گازهای برافروخته وارد سیاهچاله می‌شوند، محدوده‌ای است که نیروی گرانش سیاهچاله در آن، چنان شدید است که حتی نور را به درون خود می‌کشد و برای همین سیاه دیده می‌شود. این نشان می‌دهد نظریۀ نسبیت عام اینشتین درست است، زیرا یک هلال نورانی دیدیم که در اثر پدیدۀ داپلر یک سمتش درخشان‌تر از موادی که در خلاف جهت در حرکت هستند، به نظر می‌آید…

ستاره‌شناسان رصدخانۀ جنوبی اروپا برای نخستین‌بار توانستند از افق رویداد یک سیاهچاله عکس واقعی بگیرند. این دستاورد بی‌سابقه، حاصل همکاری زنجیره‌ای از تلسکوپ‌های غول‌پیکر در نقاط مختلف کرۀ زمین بود که هر کدام بخشی از عملیات تهیۀ این تصویر را بر عهده داشته‌اند.

در نمای ثبت شده یک دیسک سیاه دیده می‌شود که توسط یک حلقۀ طلایی احاطه ‌شده است که چیزی جز ذرات فوتون است که توسط جرم چرخشی از گاز پلاسما با گرمای فوق‌العاده منتشر می‌شود. این حلقه افق رویداد یک سیاهجاله را محاصره کرده که فراتر از آن نور نیز توسط سیاهچاله بلعیده شده و بنابراین قابل تصویرسازی نیست.

عکس واقعی از افق رویداد سیاهچاله کهکشان مسیه ۸۷
عکس واقعی از افق رویداد سیاهچالۀ کهکشان مسیه ۸۷

مشاهده‌های این گروه دانشمندان از سیاهچالۀ‌ کهکشان مسیه ۸۷، شاهدی قوی در حمایت از نظریۀ نسبیت عام آلبرت اینشتین است که در سال ۱۹۱۵ برای توضیح قوانین گرانش و رابطه‌شان با سایر نیروهای طبیعی منتشر شد. سیاهچالۀ مرکزی کهکشان مسیه ۸۷ در فاصلۀ ۵۵ میلیون سال نوری از کرۀ زمین قرار دارد. قطر این سیاهچاله‌ ۴۰ میلیارد کیلومتر است و دانشمندان آن را یک ”غول “ توصیف کرده‌اند. جرم آن نیز ۶٫۵ میلیارد برابر جرم خورشید است و یکی از پرجرم‌ترین سیاهچاله‌های کیهان می‌باشد. بزرگنمایی به سیاهچالۀ مرکزی کهکشان مسیه ۸۷ را در ویدیوی زیر ببینید:

بزرگنمایی به سیاهچالۀ مرکزی کهکشان مسیه ۸۷

در واقع آن‌چه دیده می‌شود یک پردازش رایانه‌ای از خروجی ۸ تلسکوپ است که طی دو سال گردآوری‌شده است. آن‌چه به دست آمده، عکس به صورت یک بار شات نبوده، بلکه بیش از ۵۰۰۰ تریلیون بیت داده گردآوری و توسط ابرکامپیوتر پردازش شده تا این تصویر به دست بیاید.

به دلیل این‌که سیاهچاله حتی نور را نیز درون خود می‌بلعد، نمی‌توان به‌طور مستقیم از آن عکس و فیلم گرفت. کاری که ۲۰۰ محقق در طول ۲ سال انجام دادند این بوده که ۸ تلسکوپ را به‌صورت مجازی به‌عنوان یک ابر تلسکوپ تعریف کرده تا بتوانند تصویربرداری را انجام دهند. این ابر تلسکوپ از حواشی و زوایای مختلف عکس گرفته و سپس تصاویر مقایسه شده و یک تصویر خروجی و نهایی درست‌شده است که همان عکسی است که منتشرشده است.

مرکز کهکشان مسیه ۸۷ که با تلسکوپ آرایۀ ایکس تصویربرداری شده است

سیاهچاله ناحیه‌ای از فضا-زمان است که آثار گرانشی آن، چنان نیرومند است که هیچ‌چیز — حتی ذرات و تابش‌های الکترومغناطیسی مثل نور — نمی‌توانند از میدان گرانش آن بگریزد. نظریۀ نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش‌بینی می‌کند که یک جرم به‌اندازۀ کافی فشرده‌شده، می‌تواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و تشکیل سیاهچاله شود. مرز این ناحیه از فضا-زمان که هیچ‌چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد را افق رویداد می‌نامند.

صفت «سیاه» در نام سیاهچاله برگرفته از این واقعیت است که همۀ نوری که از افق رویداد آن می‌گذرد را به دام می‌اندازد که از این دیدگاه سیاهچاله رفتاری شبیه به جسم سیاه در ترمودینامیک دارد. از سوی دیگر نیز، نظریۀ میدان‌های کوانتومی در فضا-زمان خمیده پیش‌بینی می‌کند که افق‌های رویداد نیز تابشی به نام تابش هاوکینگ گسیل می‌کنند که طیف آن همانند طیف جسم سیاهی است که دمای آن با جرمش نسبت وارونه دارد. میزان دما در مورد سیاهچاله‌های ستاره‌ای در حد چند میلیاردم کلوین است و ازاین‌رو ردیابی آن دشوار است.

اجسامی که به دلیل میدان گرانشی بسیار قوی اجازۀ گریز به نور نمی‌دهند برای اولین بار در سدۀ ۱۸ (میلادی) توسط جان میچل و پیر سیمون لاپلاس موردتوجه قرار گرفتند. نخستین راه‌حل نوین نسبیت عام که درواقع ویژگی‌های یک سیاهچاله را توصیف می‌نمود، در سال ۱۹۱۶ میلادی توسط کارل شوارتزشیلد کشف شد. هرچند که تعبیر آن به‌صورت ناحیه‌ای از فضا که هیچ‌چیز نمی‌تواند از آن بگریزد، تا چهار دهه بعد به‌خوبی درک نشد. برای دوره‌ای طولانی این چالش مورد کنجکاوی ریاضیدانان بود تا این‌که در میانۀ دهۀ ۱۹۶۰، پژوهش‌های نظری نشان داد که سیاهچاله‌ها به‌راستی یکی از پیش‌بینی‌های ژنریک نسبیت عام هستند.

یافتن ستارگان نوترونی باعث شد تا وجود اجرام فشرده‌شده بر اثر رمبش گرانشی به‌عنوان یک واقعیت امکان‌پذیر فیزیکی موردعلاقه دانشمندان قرار گیرد. این‌گونه پنداشته می‌شود که سیاهچاله‌های ستاره‌ای در جریان فروپاشی ستاره‌های بزرگ در یک انفجار ابرنواختری در پایان چرخه زندگی‌شان به وجود می‌آیند. جرم یک سیاه‌چاله پس از شکل‌گیری می‌تواند با دریافت جرم از پیرامونش افزایش یابد. با جذب ستارگان پیرامون و به هم پیوستن سیاهچاله‌های گوناگون، سیاهچاله‌های کلان جرم با جرمی میلیون‌ها برابر خورشید تشکیل می‌شوند.

یک سیاهچاله به دلیل این‌که نوری از آن خارج نمی‌گردد نادیدنی است، اما می‌تواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده از پیرامون خود نشان دهد. از راه بررسی برهمکنش میان ستاره‌های دوتایی با همدم نامرئی‌شان، ستاره‌شناسان نامزدهای احتمالی بسیاری برای سیاهچاله بودن در این منظومه‌ها شناسایی کرده‌اند. این باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیش‌تر کهکشان‌ها، یک سیاهچالۀ کلان‌جرم وجود دارد. برای نمونه، دستاوردهای ارزشمندی بازگوی این واقعیت است که در مرکز کهکشان راه شیری ما نیز یک سیاهچالۀ کلان جرم با جرمی بیش از چهار میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع بیش‌تر: NASA , ESO

۰ دیدگاه
2

ممکن است به این نوشته‌ها نیز علاقه‌مند باشید

دیدگاه خود را بنویسید.

طراحی سایت