این تصویر شگفت‌انگیز!
اولین تصویر از یک سیاه چاله

این تصویر شگفت‌انگیز!

محققان چگونه تصاویر شارپ از سیاهچاله تولید می‌کنند؟

در آپریل سال ۲۰۱۹، تاریخچه همکاری تلسکوپ افق رویداد (EHT) تاریخ ساز شد. یعنی زمانی که اولین تصویر ثبت شده از سیاهچاله را منتشر کرد.

این تصویر نتیجه تکنیکی است که به عنوان تداخل سنجی شناخته می‌شود، جایی که رصدخانه‌ها در سراسر جهان نور دریافتی از تلسکوپ‌های خود را ترکیب می‌کنند تا تصویری کامپوزیتی (مرکب) ایجاد کنند.

تصویر ثبت شده از سیاهچاله، آنچه اخترفیزیکدانان مدت‌ها قبل پیش بینی کرده بودند را نشان داد. خم شدن گرانشی شدید باعث می‌شود فوتون‌ها در اطراف افق رویداد سیاهچاله قرار گیرند و به تشکیل حلقه‌های درخشان که اطراف آنها را احاطه کرده است، کمک کنند. در تاریخ ۱۸ مارس (۲۸ اسفند۹۸) تیمی از محققان مرکز نجوم هاروارد-اسمیتسونیان (CfA) نتیجه تحقیقات جدیدی را اعلام کردند که نشان می‌دهد چگونه تصاویر سیاهچاله می‌توانند ساختار پیچیده درون آنها را نمایان کنند.

بررسی‌هایی که این یافته‌ها را شرح می‌دهد، با عنوانامضاهای تداخل سنج جهانی حلقه فوتون سیاهچاله اخیراً در مجله علوم پیشرفت منتشر شده است. این تیم توسط مایکل جانسون، اخترفیزیکدان همراه با CfA ، و اعضای گروه ابتکار سیاهچاله هاروارد (BHI) ،آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، مرکز علوم نظری پرینستون و چندین دانشگاه دیگر هدایت می‌شد.

جانسون در بیانیه مطبوعاتی اخیر CfA اینگونه توضیح داد: “تصویر سیاهچاله درواقع حاوی یک سری حلقه‌های تو در تو است. هر حلقه متوالی تقریبا قطر یکسانی دارند. اما به طور فزاینده تیزتر می‌شود. زیرا نور آن قبل از رسیدن به ناظر، بارها دور سیاهچاله می‌چرخد. با تصویر فعلی از تلسکوپ افق رویداد ، ما فقط مختصری از پیچیدگی‌های کامل را که باید در تصویر هر سیاهچاله ظاهر شود، ثبت کردیم.”

همانطور که قانون نسبیت عام به ما می‌گوید، زمینه‌های گرانشی انحنای فضا-زمان را تغییر می‌دهند. در مورد سیاهچاله، این اثر افراطی است و باعث می‌شود حتی نور (فوتون‌ها) در اطراف آنها غرق شوند. این فوتون‌ها سایه‌ای از حلقه روشن گازها و گرد و غبار ایجاد می‌کنند که توسط گرانش سیاهچاله به سرعت‌های نسبیت گرایی تسریع می‌شود.

در اطراف این منطقه سایه یک حلقه فوتون تولید شده از فوتون‌ها وجود دارد که توسط گرانش قوی در نزدیکی سیاهچاله متمرکز است. این حلقه به اخترشناسان چیز های زیادی در مورد اندازه و شکل آن جرم و همچنین چرخش سیاهچاله نشان می‌دهد. با وجود تصاویر EHT ، محققان سیاهچاله اکنون ابزاری را برای مطالعه سیاهچاله‌ها در اختیار دارند.

از دهه ۱۹۵۰، ستاره شناسان با مطالعه تاثیراتی که سیاهچاله‌ها در محیط پیرامون خود دارند، چیزهای زیادی درباره آنها آموخته‌اند. به عبارت دیگر، مطالعه سیاهچاله‌ها از نظر ماهیت غیر مستقیم و نظری بوده است. اما اختر شناسان با توانایی تصویربرداری از این اجرام آسمانی می‌توانند به طور مستقیم آنها را مطالعه و داده‌های واقعی را جمع‌آوری کنند.

جورج وونگ، دانشجوی فارغ التحصیل رشته فیزیک مسئول تولید نرم افزاری برای تولید تصاویر شبیه سازی شده از سیاهچاله بود. این نرم افزار همان چیزی است که امکان محاسبه تصاویری را که بالاترین وضوع تصویر را دارند، فراهم کرده است. وونگ اظهار داشت: گرد هم آوردن متخصصان در زمینه‌های مختلف به ما این امکان را می‌دهد تا درک نظری از حلقه فوتون را به آنچه ممکن است با مشاهده امکان پذیر باشد متصل کنیم. آنچه که به عنوان محاسبات کلاسیک با مداد و کاغذ شروع شد، مارا برانگیخت تا شبیه سازی‌های خود را به محدوده‌های جدید منتقل کنیم.”

با این حال، آنچه که به ویژه برای محققان تعجب آور بود، این بود که چگونه زیر ساختاری که با تصویر سیاهچاله کشف شده است، فرصت‌های جدیدی را برای تحقیقات ایجاد می‌کند. زیرحلقه‌هایی که آنها کشف کردند به طور عادی با چشم غیر مسلح بر روی تصاویر قابل مشاهده نیستند، و هنگامی که توسط تلسکوپ‌ها با استفاده از تداخل سنجی مشاهده می‌شوند، سیگنال‌های کاملاً واضحی تولید می‌کنند.

جانسون گفت: درحالی که گرفتن تصاویر سیاهچاله به طور معمول به تلسکوپ‌های توزیع شده زیادی نیاز دارد، زیرحلقه‌ها برای مطالعه با استفاده از تنها دو تلسکوپ که بسیار با هم فاصله دارند، مناسب هستند. اضافه کردن یک تلسکوپ فضایی به EHT کافی خواهد بود.”

رشته‌های نجوم و اختر فیزیک دوران گوناگونی را در سال‌های اخیر تجربه کرده‌اند. دوره‌ای بین مشاهدات اولین اجرام میان ستاره‌ای، تایید امواج گرانشی و اولین مشاهدات مستقیم سیاهچاله. این اولین‌ها تحقیقاتی را امکان پذیر کرده‌اند که نوید بازگشایی تعدادی از اسرار ماندگار درمورد کیهان را می‌دهند.

مترجم: آرمیتا همت‌پور

منبع: universetoday