انتشار تصاویری جدید از اسرار یک سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری

اخترشناسان در ادامه تصویر برداری از ابعاد مختلف سیاهچاله ها جزئیات جذابی از یک سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری را منتشر کرده اند.

به گزارش تکناک، سیاهچاله ها اسرار خود را بروز نمی دهند. آنها هر چیزی را که وارد شود برای همیشه زندانی می کنند. خود نور نمی تواند از جاذبه سیاهچاله بگریزد.

به گزارش تکناک، بنابراین به نظر می رسد که یک سیاهچاله باید نامرئی باشد و گرفتن عکس از آن غیرممکن است. در سال 2019 اولین تصویر از یک سیاهچاله منتشر شد. سپس، در بهار 2022، اخترشناسان از عکس سیاهچاله دیگری پرده برداری کردند این بار از سیاهچاله ای که در مرکز کهکشان راه شیری ما قرار داشت.

این تصویر یک حباب نارنجی به شکل دونات را نشان می دهد که به طور قابل توجهی شبیه به تصویر قبلی سیاهچاله در مرکز کهکشان مسیه 87 است.

اما سیاهچاله راه شیری، Sagittarius A، در واقع بسیار کوچکتر از اولین است. دیدن آن دشوارتر است، زیرا نیاز به نگاه کردن به دیسک مه‌آلود کهکشان ما داشت. بنابراین حتی اگر مشاهدات سیاهچاله خودمان همزمان با M87 انجام شد، سه سال دیگر طول کشید تا تصویر ایجاد شود.

انجام این کار مستلزم همکاری بین المللی صدها ستاره شناس، مهندس و دانشمند کامپیوتر و توسعه الگوریتم های کامپیوتری پیچیده برای جمع آوری تصویر از داده های خام بود.

البته این «عکس‌ها» مستقیماً یک سیاه‌چاله را نشان نمی‌دهند، که به عنوان ناحیه‌ای از فضا در داخل یک مانع نقطه‌ای بدون بازگشت شناخته می‌شود که به عنوان افق رویداد شناخته می‌شود. آن‌ها در واقع بخش‌هایی از پنکیک صاف پلاسمای داغ را که با سرعت بالا در اطراف سیاه‌چاله می‌چرخند، در چیزی که به عنوان دیسک برافزایشی شناخته می‌شود، ضبط می‌کنند.

به گزارش تکناک، پلاسما از ذرات باردار با انرژی بالا تشکیل شده است. همانطور که پلاسما به دور سیاهچاله می چرخد، ذرات شتاب گرفته آن امواج رادیویی ساطع می کنند. حلقه نارنجی تاری که در این تصاویر دیده می شود، بازسازی مفصلی از این امواج رادیویی است که توسط هشت تلسکوپ پراکنده در اطراف زمین، که مجموعا به عنوان تلسکوپ افق رویداد (EHT) شناخته می شوند، گرفته شده است.

آخرین تصویر داستان سفر حماسی امواج رادیویی از مرکز کهکشان راه شیری را روایت می‌کند که جزئیات بی‌سابقه‌ای را در مورد Sagittarius A ارائه می‌کند. سرا مارکوف، اخترفیزیکدان دانشگاه آمستردام و عضو همکاری EHT می‌گوید: این تصویر همچنین «یکی از مهم‌ترین شواهد بصری نسبیت عام» ، بهترین نظریه کنونی ما در مورد گرانش را کامل می کند.

مطالعه سیاهچاله های کلان پرجرم مانند Sagittarius A* به دانشمندان کمک می کند تا در مورد چگونگی تکامل کهکشان ها در طول زمان و نحوه تجمع آنها در خوشه های وسیع در سراسر جهان اطلاعات بیشتری کسب کنند.

سیاه چاله Sagittarius A    1600 برابر کوچکتر از سیاهچاله Messier 87  است که در سال 2019 تصویربرداری شد و همچنین حدود 2100 برابر به زمین نزدیکتر است.

این بدان معناست که اندازه دو سیاهچاله در آسمان تقریباً یکسان است. جفری باور، دانشمند پروژه EHT در موسسه نجوم و اخترفیزیک آکادمی سینیکا در تایوان، می گوید که رزولوشون تصویر  مورد نیاز برای دیدن Sagittarius A از زمین همان است که برای گرفتن عکس از یک پرتقال روی سطح ماه از زمین لازم است..

مرکز کهکشان ما 26هزار سال نوری از ما فاصله دارد، بنابراین امواج رادیویی جمع آوری شده برای ایجاد این تصویر در حوالی زمانی که یکی از قدیمی ترین سکونتگاه های دائمی انسانی بر این کره خاکی  ساخته شده است، منتشر شده است.

سفر امواج رادیویی زمانی آغاز شد که برای اولین بار از ذرات موجود در صفحه برافزایش سیاهچاله ها به خارج سیاه چاله گسیل شدند. با طول موج حدود 1 میلی متر، امواج به سمت زمین حرکت کردند.گاز و غبار کهکشانی مداخله جویانه نیز تاثیری بر این امواج نداشته اند. اگر طول موج بسیار کوتاهتر بود، مانند نور مرئی، امواج رادیویی توسط غبار پراکنده می شدند. اگر طول موج خیلی بیشتر بود، امواج توسط ابرهای باردار پلاسما خم می شدند و تصویر را مخدوش می کردند.

سرانجام، پس از سفر 26هزار ساله، امواج رادیویی در رصدخانه های رادیویی توزیع شده در سرتاسر سیاره ما ضبط و ضبط شدند. فاصله زیاد جغرافیایی جغرافیایی بین رصدخانه ها ضروری بود – این به کنسرسیوم محققان اجازه داد تا تفاوت های بسیار ظریف در امواج رادیویی جمع آوری شده در هر مکان را از طریق فرآیندی به نام تداخل سنجی تشخیص دهند. این تفاوت های کوچک برای استنباط تفاوت های جزئی در فاصله ای که هر موج رادیویی از منبع خود طی می کند استفاده می شود. دانشمندان با استفاده از الگوریتم‌های کامپیوتری موفق شدند تفاوت‌های طول مسیر امواج رادیویی را رمزگشایی کنند تا شکل جسمی را که این امواج رادیویی را ساطع می‌کند، بازسازی کنند.

محققان همه اینها را در یک تصویر با رنگ کاذب قرار دادند، جایی که نارنجی نشان دهنده امواج رادیویی با شدت بالا و سیاه نشان دهنده شدت کم است. Fulvio Melia، اخترفیزیکدان دانشگاه آریزونا که در مورد سیاهچاله فوق پرجرم کهکشان ما نوشته است، توضیح می دهد: اما هر تلسکوپ فقط بخش کوچکی از سیگنال رادیویی را دریافت می کند. از آنجایی که ما بسیاری از سیگنال را از دست می دهیم، “به جای دیدن یک عکس شفاف، چیزی را می بینید که کمی مه آلود است … کمی تار.

دانشمندان با استفاده از این تصویر توانسته اند اندازه افق رویداد را بهتر تخمین بزنند و استنباط کنند که قرص بر افزایش بیش از 40 درجه از قرص کهکشان راه شیری کج شده است، به طوری که ما بخش گرد قرص برافزایشی را به جای برش نازک لبه آن می بینیم.

اما حتی اگر قرص برافزایشی سیاهچاله ها به صورت لبه‌ای نسبت به زمین باشد، گرانش اطراف سیاه‌چاله فضای اطراف آن را چنان منحرف می‌کند که نور ساطع شده از پشت سیاه‌چاله به اطراف خم می‌شود و به سمت ما می‌آید. یک تصویر حلقه مانند بدون توجه به جهت آن. پس چگونه دانشمندان جهت درست آن را تشخیص میدهند؟ چون حلقه بیشتر گرد است. اگر ما لبه دیسک برافزایشی را مشاهده می‌کردیم، آنگاه حلقه فشرده‌تر و کشیده‌تر می‌شد.

مارکوف فکر می کند که این توانایی جدید برای نگاه کردن به قلب کهکشان ما به پر کردن شکاف های دانش در درک ما از تکامل کهکشان ها و ساختار بزرگ مقیاس جهان کمک می کند. یک جرم متراکم و پرجرم مانند یک سیاهچاله در مرکز کهکشان بر حرکات ستارگان و غبار نزدیک آن و چگونگی تغییر کهکشان در طول زمان تأثیر می گذارد. ویژگی‌های سیاه‌چاله، مانند جهتی که در آن می‌چرخد، به تاریخچه برخورد آن بستگی دارد. بسیاری از مردم به آسمان نگاه می کنند و همه آن را ثابت می دانند، درست است؟ اما اینطور نیست. مارکوف می گوید: این یک اکوسیستم بزرگ از چیزهایی است که در حال تکامل است.

تا کنون، این واقعیت که تصویر با انتظارات دانشمندان مطابقت دارد، آن را به تأییدی مهم از نظریه های فعلی فیزیک تبدیل می کند. بوئر می گوید: این پیش بینی ای بود که ما برای دو دهه داشتیم، که حلقه ای در این مقیاس را خواهیم دید. اما، می دانید، دیدن، باور کردن است.