چگونه سیاه چاله شناسایی شد؟

چگونه سیاه چاله شناسایی شد؟

” کیتی بومن” Katie Bouman محققی است که توانست با کشف یک الگوریتم به ثبت اولین تصویر رسمی از یک سیاهچاله کمک کند.

کیت بومن محقق فارغ‌التحصیل شده از دانشگاه “ام‌آی‌تی” موفق شد در سال ۲۰۱۷ یک الگوریتم را برای تلسکوپ “افق رویداد” ایجاد کند که در نهایت منجر به ثبت اولین تصویر از یک سیاهچاله موسوم به “ساگیتاریوسA ” شد.

تصویر رسمی این سیاه چاله پس از ۱۰۴ سال نه تنها نظریه نسبیت عام اینشتین را به اثبات رساند بلکه برای بار دیگر نبوغ آلبرت اینشتین را به رخ تمام جهانیان کشید. اکنون می‌بایست مشتاقانه منتظر اثبات نظریه کرم چاله و سفر در زمان نیز باشیم.

از آنجا که سیاه چاله‌ها هیچ انرژی را بازتاب نمی‌دهند و هیچ چیز (حتی نور) نمی‌تواند از آن‌ها فرار کند به همین دلیل شناسایی آن‌ها بسیار سخت بود. با این حال، برای چندین دهه، دانشمندان توانسته‌اند با مطالعه دنیای اطراف سیاه چاله، اطلاعاتی درباره آن بدست آورند.

آن‌ها طی این مطالعات نفوذ گرانشی سیاه چاله‌ها بر روی ستاره‌های نزدیک و اجرام آسمانی اطرافشان را مورد بررسی قراردادند. به عنوان مثال، از سال ۱۹۹۵، ستاره شناسان حرکت‌های ۹۰ ستاره‌ای را که در حال چرخش در اطراف کمان سیاه چاله هستند، را ردیابی می‌کنند.

براساس مدارهای آنها، اخترشناسان توانستند نتیجه بگیرند که منبع سیاه چاله کشف شده دارای حداقل ۲.۶ میلیون برابر جرم خورشید است که این عدد مدتی بعد به ۴.۳ میلیون تغییر کرد. یکی از این ستاره‌هایی که آن‌ها مورد بررسی قرارداده بودند ستاره‌ای به نام ” S2” بود.

این ستاره بسیار با سیاه چاله‌ها در ارتباط بود چرا که مانند سیاه چاله قدرت انتشار بالایی در اشعه ماورا بنفش، اشعه ایکس و طول موج‌های اشعه گاما و فواره نسبیتی داشت و دقیقاً زمانی که یک ماده به داخل مدار دور سیاهچاله می‌افتاد، این ستاره مانند یک دیسک متصل به دور سیاهچاله عمل می‌کرد.

کشش گرانشی قدرتمند سیاهچاله انرژی را به این دیسک منتقل می‌کند و باعث می‌شود که به سرعت چرخش یابد و با اصطکاک گرم شود. این باعث می‌شود که ماده در دیسک، انرژی را به صورت تابش الکترومغناطیسی در طول موج‌های مختلف منتشر کند.

فن‌آوری‌هایی که این امکان را فراهم ساخت تا دانشمندان بتوانند این تصاویر را ثبت کنند ابزارهای بسیار حساس و تلسکوپ‌های فوق پیشرفت‌های بودند که قادر به گرفتن تصاویر از جهان ما در قسمت‌های قابل مشاهده و غیرقابل مشاهده و در طیف‌های مختلف بودند.

طی این پروژه مهم دانشمندان از تلسکوپ افق رویداد استفاده کردند. این تلسکوپ از تعداد بسیاری از رصدخانه‌های رادیویی یا تلسکوپ‌های رادیویی در سراسر جهان تشکیل شده است تا کار یک تلسکوپ بزرگ (به اندازه زمین) با حساسیت و رزولوشن بالا را پدید آورد. این تلسکوپ با استفاده از تکنیک تداخل سنجی بسیار طولانی پایه(VLBI) و بسیاری از آنتن‌های رادیویی مستقل که صد‌ها یا هزاران مایل از هم جدا شده‌اند و می‌توانند به صورت همزمان برای ایجاد یک تلسکوپ مجازی با قطر مؤثر کل سیاره مورد استفاده قرار گیرند، کار می‌کند.

تصویر سیاه چاله شکار شده توسط شبکه‌ای از هشت تلسکوپ در سراسر جهان ثبت شده است.

نام هشت تلسکوپی که موفق به ثبت تصویر این سیاه چاله شدند عبارتند از:

۱. آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما (Atacama Large Millimeter Array)

۲. تلسکوپ رادیویی‌ای پی‌ای ایکس Atacama Pathfinder Experiment))

۳. تلسکوپ زیرمیلیمتری هاینریش هرتز (Heinrich Hertz Submillimeter Telescope)

۴. تلسکوپ رادیوییIRAM

۵. تلسکوپ جیمز کلرک ماکسول (James Clerk Maxwell Telescope)

۶٫ تلسکوپ “ ال‌ام تی” (Large Millimeter Telescope)

۷. تلسکوپ South Pole

۸. تلسکوپ رادیویی Submillimeter Array

دانشمندان توسط این تلسکوپ توانستند تصویر این سیاه چاله را در کهکشانی به نام M87 که بنا بر گفته دانشمندان از کل منظومه شمسی بزرگ‌تر است، ثبت کنند. جرم این سیاه چاله ۶.۵ میلیارد برابر خورشید است و یکی از سنگین‌‌ترین سیاه چاله‌هایی است که گمان می‌رود وجود داشته باشد. M۸۷ بزرگ‌ترین کهکشان در بخش شمالی خوشه سنبله است که در فاصله ۶۰ میلیون سال نوری از ما قرار دارد.

داده‌های پس از جمع‌آوری شدن توسط دانشمندان، سپس به‌هارد دیسک‌ها ارسال و توسط هواپیما به رصدخانه MIT Haystack در ماساچوست، ایالات متحده آمریکا، و مؤسسه ماکس پلانک رادیو نجوم، بن آلمان منتقل شد. پس از آن، داده‌ها به صورت متقاطع و با استفاده از ۸۰۰ کامپیوتر که توسط یک شبکه ۴۰ گیگابایت/ثانیه متصل می‌شدند مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

در حالی که انتظار می‌رفت نخستین تصویر در آوریل ۲۰۱۷ منتشر شود، این امر به دلیل تلسکوپ South Pole که در زمستان (آوریل تا اکتبر) بسته بود، به تعویق افتاد. این‌ها سبب شد تا پردازش داده‌ها به تعویق افتد و بنابراین نخستین تصویر ۱۰ آوریل ۲۰۱۹ منتشر شد.

منبع: ایسنا