ثبت اولین تصویر از یک سیاهچاله به عنوان دستاورد علمی برتر سال انتخاب شد - راوه بلاگ

این تصویر که در واقع نمایی است از ابرسیاهچاله مرکز کهکشان M87 در جریان پروژه تلسکوپ افق رویداد یا EHT ثبت شد. پروژه ای که با همکاری تعدادی از رصدخانه های رادیویی در نقاط مختلف جهان انجام شد. رصدخانه هایی که به یک دیگر متصل شدند تا تلسکوپی مجازی به اندازه سیاره زمین شکل بگیرد. این همکاری بین المللی در نهایت منجر به ثبت اولین تصویر از افق رویداد یک سیاهچاله شد؛ اتفاقی که پیش از این ناممکن به نظر می رسید.

آیا تصویربرداری از سیاهچاله ها ممکن است؟

پژوهشگران سال ها مشغول نظریه پردازی درباره سیاهچاله ها بودند. با این حال شاید کمتر کسی تصور می کرد که روزی بتوان تصویری واقعی را از این اجرام رمزآلود ثبت کرد.

کارل شوارتزشیلد با بهره بردن از نظریه نسبیت عام اینشتین برای اولین بار محاسباتی را انجام داد که توصیف گر اجرامی خاص بود که در نهایت به سیاهچاله معروف شدند. اجرامی با گرانش بسیار شدید که حتی نور، سریع ترین موجود عالم، نیز توان فرار از گرانش آن ها را ندارد.

پس از آن و در سال های بعد اخترشناسان به طور غیرمستقیم پیروز به آشکارسازی سیاهچاله ها شدند. از سیاهچاله های ستاره ای که بیشتر با ثبت تابش پرتو ایکس مواد دیسک اطراف شان کشف می شوند تا ابرسیاهچاله ها که در مرکز کهکشان ها جای گرفته اند و اثرات گرانش شدید آن ها روی اجرام اطراف شان قابل ثبت است. چند سال پیش نیز اولین نشانه های مستقیم از وجود سیاهچاله ها در جریان آشکارسازی امواج گرانشی مشاهده شد.

ثبت تصویری مستقیم از سیاهچاله ها اما کاری بسیار چالش برانگیز بود. اما ایده ای که حدودا دو دهه پیش ارائه شد چیزی بود که ارزش امتحان کردن را داشت. بر اساس این طرح امکان ثبت تصویری از سیاهچاله در پس زمینه گازهای درخشانی که خارج از افق رویداد قرار دارند وجود داشت. گازهای اطراف سیاهچاله دمای بالایی دارند و در طول موج های مختلف تابش می نمایند. به این ترتیب و بر اساس این طرح ثبت سایه سیاهچاله در در پس زمینه درخشان گازهای اطراف آن امکان پذیر بود.

ایده ای که در نهایت و در جریان پروژه تلسکوپ افق رویداد عملی شد. تیم تلسکوپ افق رویداد تصویربرداری از ابرسیاهچاله مرکز کهکشان خودمان، راه شیری، و همچنین ابرسیاهچاله مرکز کهکشان M87 را در دستور کار خود قرار داد. تلسکوپ های همکار در این پروژه در سال 2017 به مدت ده شب به جمع آوری داده از هر دو سوژه مشغول شدند. با توجه به سرعت بیشتر حرکت مواد اطراف ابرسیاهچاله مرکز راه شیری (که باعث تار شدن تصویر می شد)، متخصصان این پروژه روی پردازش داده های مربوط به ابرسیاهچاله کهکشان M87 متمرکز شدند. تا این که در نهایت در ماه آپریل سال 2019 میلادی انتشار تصویر ابرسیاهچاله کهکشان M87 تاریخ ساز شد و در صدر اخبار رسانه ها نهاده شد.

چالش های ثبت اولین تصویر از یک سیاهچاله

جرم ابرسیاهچاله ها به میلیون ها و حتی میلیاردها برابر جرم خورشید می رسد. اما این جرم بسیار زیاد در فضایی کوچک و محدود واقع شده است و بر خلاف تصور سیاهچاله ها اندازه چندان بزرگی ندارند. به این ترتیب تفکیک افق رویداد سیاهچاله مهم ترین چالش پیش روی تیم تلسکوپ افق رویداد بود. برای مقایسه تفکیک سیاهچاله مرکز کهکشان M87 معادل تفکیک یک پرتقال در سطح ماه است!

راه اصلی افزایش توان تفکیک تلسکوپ افزایش قطر دهانه است. اما برای تفکیک ابرسیاهچاله مرکز کهکشان M87 به یک تلسکوپ رادیویی با قطر دهانه ای در حدود قطر سیاره زمین احتیاج بود! طبیعی است که ساخت چنین تلسکوپی ممکن نیست. اما اخترشناسان توانستند با ترکیب داده ها و اتصال تلسکوپ های رادیویی در نقاط مختلف زمین تلسکوپی مجازی با اندازه ای معادل قطر سیاره زمین بسازند. تلسکوپ هایی در نقاط مختلف جهان مانند آمریکا، مکزیک، شیلی و حتی قطب جنوب در این پروژه مشارکت کردند تا در نهایت پروژه تلسکوپ افق رویداد شکل بگیرد و برای اولین بار تصویری مستقیم از یک سیاهچاله ثبت گردد.

فعالیت تلسکوپ افق رویداد پس از ثبت این تصویر تاریخی به انتها نخواهد رسید. مسئولان این پروژه برنامه های جذابی برای آینده دارند. قرار است در سال 2020 سه رصدخانه رادیویی دیگر نیز به این پروژه اضافه شوند تا امکان ثبت تصاویری دقیق تر از گذشته برای تلسکوپ افق رویداد فراهم گردد.

عکس کاور: تصویر تلسکوپ افق رویداد از ابرسیاهچاله مرکز کهکشان M87.

Credit: EHT Collaboration