بیگ بنگ: سال 2019 فرا رسیده است. امسال، رویدادی بی‌نظیر در نجوم به وقوع خواهد پیوست. «تلسکوپ افق رویداد» برای سالیان متمادی فعال بوده تا اولین عکس تلسکوپی از افق رویدادِ یک سیاهچاله را برای ما تهیه کند.

به گزارش بیگ بنگ، علی‌رغم محبوبیت بالایی که سیاهچاله‌ها در میان مردم و علاقمندان به علم دارند، تاکنون هیچ سیاهچاله‌ای رویت نشده است. دلیل آن هم به طرز مضحکی ساده است. سیاهچاله‌ها، اجرام نامرئی و غیرقابل مشاهده هستند. نیروی کِششی گرانش آنها به قدری قدرتمند است که از یک نقطه، دیگر هیچ چیز یارای گریز ندارد. تابش الکترومغناطیسی از قبیل پرتوهای ایکس، فروسرخ، نور و امواج رادیویی هم توان گریز از این نقطه را ندارند. اینها می توانستند فرصت دیدنِ سیاهچاله‌ها را به ما بدهند. نقطه غیرقابل برگشت را اصطلاحا «افق رویداد» نامگذاری کرده‌اند. جدا از این واقعیت که هیچکس دوست ندارد در افق رویداد به دام بیفتد، اما همین افق تنها کلید ما برای تجسم یک سیاهچاله است.

اگرچه شاید قادر به دیدن خودِ سیاهچاله نباشیم، اما این احتمال وجود دارد که روزی از افق رویداد آن عکس بگیریم. به پاس دستاوردهای ارزنده تلسکوپ افق رویداد، ما احتمالا فاصلۀ چندانی با این مهم نداریم و هر لحظه ممکن است خبرِ تهیه عکس از سیاهچاله در رسانه‌ها مطرح شود. اما خیلی وقت پیش از بکارگیری تلسکوپ افق رویداد، اخترشناسی به نام «ژان پیِر لومینه» برای خود نامی دست و پا کرده و فعالیت‌های ارزشمندی انجام داده بود. در سال 1978، لومینه ایده‌ای را مطرح نمود که میتوانست بعنوان اولین عکس از افق رویداد سیاهچاله قلمداد شود. البته این یک عکس واقعی نبود. لومینه که در علم ریاضی سررشته پرآوازه ای داشت، از این مجموعه مهارت برای انجام نخستین شبیه‌سازی کامپیوتری از شکل و شمایل سیاهچاله در نظر بیننده استفاده کرد.

لومینه به وبسایت «Science Alert» گفت: «در آن زمان، این مسئله خیلی عجیب و دور از تصور بود و اکثر اخترشناسان اعتقادی به وجود سیاهچاله‌ها نداشتند. من مشتاق بودم تا ویژگی‌های فیزیکی این اجرام را مورد بررسی قرار دهم و به ساز و کارهای مشخصی دست پیدا کنم تا زمینه برای دستیابی به نشانه‌های غیرمستقیم سیاهچاله فراهم شود. این ایده مرا در شگفتی فرو می برد که یک ستارۀ بی‌فروغ چگونه می تواند پدیده‌های قابل مشاهده‌ای را به وجود بیاورد.»

لومینه داده‌های کامپیوتری را در طی فرایندی طاقت فرسا بصورت دستی و به کمک خودکار و جوهر هندی روی کاغذ پیاده‌سازی کرد؛ گویی در نقش یک دستگاه چاپگر عمل کرده باشد. عکسی که در قسمت فوق می بینید، نشان می دهد که دیسک مسطح از موادی که به درون سیاهچاله می افتند، چه شکل و شمایلی دارند. البته صاف و مسطح به نظر نمی آید زیرا گرانش شدید سیاهچاله، نور پیرامون آن را خم می کند.

لومینه در مقاله خود که سال گذشته به چاپ رسید، این چنین می نویسد: «در واقع، میدان گرانشی، پرتوهای نور را در نزدیکی سیاهچاله به قدری دچار انحنا و خمش می کند که بخش پشتی دیسک نمایان می شود. خمش پرتوهای نور باعث ایجاد تصویر دیگری می شود که به ما امکانِ دیدن بخش دیگر قرص برافزایشی را می دهد.»

لومینه اولین نفر بود که میخواست از رمز و راز سیاهچاله‌ها و شکل حقیقی آنها باخبر شود، اما افراد دیگری هم پس از او در این زمینه تلاش کردند. از آن زمان به بعد، تلاش‌های مستمری برای عکس‌برداری از سیاهچاله‌ها صورت گرفته است. فیلم «میان ستاره‌ای» سال 2014 به کارگردانی کریستوفر نولان به خاطر تصویرسازی دقیقِ علمی از سیاهچاله‌ها مورد تمجید و تشویق فراوانی قرار گرفت. البته کارهای چندین دهه پیش لومینه هم کمک شایانی در این فیلم به نولان کرده بود. سیاهچاله در این فیلم به طور ساده‌ای به تصویر کشیده شد و برای بینندگان قابل فهم بود. یقینا این تصویرسازی بسیار زیبا و تاثیرگذار بود، اما لومینه و دیگر اخترشناسان اعلام کردند که این چیزی نیست که بتواند سیاهچاله را به شکل مناسبی ترسیم نماید. عکس‌های اولیه و ثانویه تولید شده در اثر میدان گرانشی، موجود بوده و صحت دارند. اما برخلاف عکس لومینه، درخشندگی دیسک یکنواخت است.

لومینه اینگونه نوشت: «این عدم تقارن قوی از درخشندگی میتواند نشانۀ اصلی ِ یک سیاهچاله باشد. سیاهچاله تنها جرم سماوی است که سرعت لازم را در اختیار نواحی داخلی قرص برافزایشی قرار میدهد تا اثر دوپلر بسیار قدرتمندی ایجاد کنند. این سرعت میتواند به سرعت نور هم نزدیک شود.»

شاید متوجه شده باشید که تمامی این نسخه  از سیاهچاله که ارائه شده‌اند، همگی با آن چیزی که قبلا از سیاهچاله‌ها دیده‌اید، فرق دارند. البته کشف «LIGO» در سال 2016 در این مسئله تاثیر بسزایی گذاشته است. اینها بر فعالیت‌های اخترفیزیکدانی به نام «آلین ریازیلو» از مرکز ملی اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی و تحقیقات علمی فرانسه استوار می باشد. او برای اولین‌بار در سال 2016، به شکل متفاوتی سیاهچاله‌ها را شبیه‌سازی کرد. دلیل اینکه این سیاهچاله‌ها متفاوت به نظر می رسند، آن است که خبری از قرص برافزایشی در آنها نیست.

گرانش سیاهچاله، فضای پشت آن را دچار خمیدگی می کند؛ اگر به قدر کافی به سیاهچاله نزدیک بودیم، قطعا گرانش آن در مدار ما را به سمت خود می کشید. به همین دلیل است که ظاهرا در سرتاسر میدان ستاره‌ها حرکت می کند. تلسکوپ افق رویداد روی سیاهچاله «کمان A*» تمرکز کرده است؛ این سیاهچالۀ غول‌پیکر در مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد.

نمی دانیم که قرار است دقیقا چه چیزی ببینیم؛ شاید داده‌ها فقط چند پیکسل غیرشفاف در اختیارمان بگذارند. اگر چنین باشد، باید تلسکوپ‌های بیشتری به کار گمارده شوند. دانشمندان هم باید مجددا به تلاش‌شان در این زمینه ادامه بدهند. با توجه به اینکه سیاهچاله در طول مشاهدات دارای قرص برافزایشی بود، چیزی را پیش‌بینی می کنیم که به کارهای لومینه شباهت زیادی داشته باشد.

افزون بر این، همکاری گستردۀ دانشمندان با بهره‌گیری از سیاهچاله‌ها باعث خواهد شد درک بهتری درباره پولاریزاسیون تابش، ساختار میدان مغناطیسی و جت‌های نسبی سیاهچاله بدست بیاوریم. البته در حال حاضر نیز، این تلسکوپ اطلاعات خوبی درباره ساختار فضای پیرامون سیاهچاله در اختیارمان گذاشته است. اما هیجان انگیزترین بخش کارهای تلسکوپ افق رویداد چیست؟ در این مورد، ما با لومینه کاملا موافق هستیم. «عکس قرص برافزایشی.»

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com