بی‌نهایت حلقۀ نور در اطراف سیاهچاله‌ها وجود دارد!

0
1639

بیگ بنگ: سال 2019، سال تاریخ‌سازی در اخترشناسی بود. تلاش‌های بی‌وقفه دانشمندانِ سراسر جهان باعث شد تا نخستین عکس مستقیم از افق رویدادِ یک سیاهچاله تهیه شود. این سیاهچالۀ غول‌پیکر در مرکز کهکشان مِسیه 87 قرار دارد که حدود 55 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد.

maxresdefaultبه گزارش بیگ بنگ، این عکسِ تار، طلایی و درخشان مُهر تاییدی بر بسیاری از نظرات‌مان در خصوص سیاهچاله‌ها زد. اما وقتی این عکس سرانجام منتشر شد، دانشمندان دست از کار نکشیده و به تحقیقات خود ادامه دادند. در حال حاضر، دانشمندان با تکیه بر آنچه از سیاهچالۀ مذکور یاد گرفته‌اند و بهره‌گیری از پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین، دست به چند محاسبه زدند. هدف از این محاسبات، پیش‌بینی دقیق ِ زمانی است که می‌توان در واقع این قبیل از اجرام را با جزئیات دقیق‌تر مشاهده کرد.

سیاهچاله‌ها به لحاظ گرانشی بسیار قدرتمند هستند. علاوه بر اندازۀ بسیار عظیمی که سیاهچاله‌ها دارند، می‌توانند نوری که از اطراف ِ آنها عبور می‌کند، را خمیده کنند. اتفاقی که در آن سوی افق رویداد سیاهچاله به وقوع می‌پیوندد. اگر فوتونِ در حال گذر از کنار سیاهچاله فاصلۀ خیلی نزدیکی با آن داشته باشد، در مدار پیرامون سیاهچاله به دام می‌افتد. این فرایند باعث تولید حلقه فوتونی یا گوی فوتونی می‌شود؛ حلقه‌ای کامل از نور که پیش‌بینی می‌شود “سیاهچاله” را احاطه کند. شما می‌توانید در عکس زیر جزئیات آن را ببینید. این عکس در سال 1978 میلادی توسط ژان پیِر لومینه تهیه شد.

jpl black holeمدل‌های مربوط به پیرامونِ سیاهچاله نشان می‌دهد که حلقه فوتونی باید ریزساختار پیچیده‌ای تولید کند که از بی‌نهایت حلقۀ نور تشکیل شده باشد.

«مایکل جانسون» از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیت‌سونیان گفت: «این عکس از سیاهچاله حاوی یک سری حلقه‌های به هم پیوسته است. قطر هر یک از حلقه‌های متوالی تقریباً یکسان است، اما به تدریج افزایش پیدا می‌کند، زیرا نورش قبل از رسیدن به چشم ناظران، چندین‌بار به دور سیاهچاله گردش می‌کند. همچنین می‌توان با عکس ِ جدیدی که توسط تلسکوپ افق رویداد گرفته شده، تنها نگاهی اجمالی داشته باشیم به پیچیدگی فزاینده‌ای که در همۀ عکس‌های مربوط به سیاهچاله شاهدش هستیم.»

mدر نخستین عکس از سیاهچاله مِسیه 87 که در نوع خودش یک عکس تاریخی برشمرده می‌شود، می‌توان قرص برافزایشی را نیز مشاهده کرد؛ یعنی آن بخشِ درخشان که به رنگ نارنجی-طلایی است. بخش سیاهی که در مرکز می‌بینید، سایۀ سیاهچاله است. امکان مشاهده گوی فوتونی برای ما وجود ندارد، زیرا حلقه خیلی ظریف است و دوربینی که برای عکاسی از آن استفاده شده از کیفیت و رزولوشن بالایی برخوردار نیست.

اگر بتوانیم آن را ببینیم، یقیناً می‌توانیم اطلاعات ِ بسیار خوبی دربارۀ سیاهچاله بدست بیاوریم. اندازۀ حلقه می‌تواند: جرم، اندازه و چرخش سیاهچاله را نشان دهد. این موارد را می‌توان از طریق قرص برافزایشی پیدا کرد، اما حلقۀ فوتونی این فرصت را به ما می‌دهد تا داده‌های بیشتری بدست آورده و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری انجام دهیم.

محققان در مقالۀ جدید خود این چنین نوشته‌اند: «هر حلقه از فوتون‌هایی تشکیل شده که بازتاب ِ آن به سمت ناظر می‌رود. به تعبیر دیگر، هر حلقه در بردارنده یک عکس ِ مجزا از کل کیهان است. روی هم رفته، مجموعه حلقه‌های فرعی به مثابه فریم‌های یک فیلم هستند که تاریخچه جهان قابل مشاهده را به ما نشان می‌دهند.»

“مایکل جانسون” و همکارانش با مدل‌سازی‌های مختلف سعی کردند تا امکانِ شناسایی حلقه‌های فوتون را در مشاهدات ِ آتی خود بررسی کنند. آنان دریافتند که این کار امکان‌پذیر است، اگرچه به سادگی نیست. عکس‌برداری از سیاهچالۀ مسیه 87 دستاورد بزرگی بود که با همکاری اخترشناسان و نهادهای مختلف انجام شد. تلسکوپ‌های سراسر جهان به همکاری با یکدیگر پرداختند تا یک طیف‌سنج خط مبنای بسیار بلند ایجاد کنند که در اصل تلسکوپ افق رویداد نامیده می‌شود. لذا می‌توان اختلاف زمان و فاصله دقیق میان تلسکوپ‌ها در این آرایه می‌تواند مورد محاسبه قرار بگیرد. به زبان ساده‌تر می‌توان گفت که تلسکوپ افق رویداد به معنای برخورداری از یک تلسکوپ به اندازه کره زمین است.

eson“مایکل جانسون” در ادامه بیان کرد: «آنچه ما را متعجب ساخت، این بود که اگرچه حلقه‌های درهم‌تنیده فرعی را نمی‌توان با چشم ِ غیرمسلح مشاهده کرد، اما آنها سیگنال‌های قوی و شفافی برای آرایه‌های تلسکوپی هستند که در مجموع به آنها تداخل‌سنج گفته می‌شود. برای ثبت عکس سیاهچاله‌، به تلسکوپ‌هایی نیاز است که به تعداد زیاد در جاهای مختلف پراکنده شوند. در این صورت می‌توان حلقه‌های فرعی سیاهچاله را بخوبی مورد سنجش قرار داد.»

قرار دادن یک تلسکوپ برای رصد سیاهچاله در مدار پایین ِ زمین، شروع بسیار خوبی است، اما تنها یک عکس واضح از یکی از حلقه‌ها را رقم می‌زند. برای ردیابی حلقه دوم، تلسکوپ باید کمی دورتر از مدار زمین و روی ماه قرار گیرد. برای رصد حلقه سوم و حتی دورتر از آن، تلسکوپ باید در نقطۀ لاگرانژی 2 قرار گیرد، در این نقاط برآیند نیروی جاذبه خورشید و زمین؛ موجب تعادل ِ گرانشی می‌شود و یک موقعیت پایدار را برای تلسکوپ فراهم می‌کند. (قرار است تلسکوپ جیمز وب ناسا، در نقطه لاگرانژی 2 در فاصله 1.5 میلیون کیلومتری از زمین قرار گیرد.)

lagrange points
ما در حال حاضر تعدادی ماهواره در نقطۀ لاگرانژی 2 دادیم و همینطور ناسا برنامه‌ریزی کرده تا ماموریتی را به مقصد ماه انجام دهد که انسان‌ها در آن نقش اصلی داشته و به ماه فرستاده خواهند شد. قطعاً این ماموریت‌ها پیچیدگی‌های زیادی دارند و نمی‌توان انتظار داشت که به زودی انجام شوند، اما در هر صورت امکان‌پذیر هستند و می‌توانند نویدبخش ِ یک آیندۀ درخشان، برای اخترشناسی باشند. جزئیات این مقاله در مجله Science Advances منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.