انتشار این مقاله


افق رویداد: هیجان‌انگیزترین ره‌آورد ۲۰۱۹ برای فیزیک و نجوم

آن‌طور که ستاره‌شناسان اعلام کرده‌اند، قرار است در سال آینده اولین تصویر حقیقی از یک سیاه چاله ثبت گردد.

آن‌طور که ستاره‌شناسان اعلام کرده‌اند، قرار است در سال آینده اولین تصویر حقیقی از یک سیاه چاله ثبت گردد. در مرکز کهکشان راه شیری، سیاه‌چالۀ نسبتاً بزرگی قرار دارد که کمان ای* یا Sagittarius A* خوانده می‌شود. داده‌های لازم برای رسم شدن این تصور در حال حاضر توسط یکی از ابررایانه‌های متعلق به ایالات متحده تحت پردازش قرار دارد. این داده‌ها از سوی شبکه‌ای بین‌المللی از رادیو تلسکوپ‌ها به نام تلسکوپ افق رویداد (EHT) فراهم شده است.


مقاله مرتبط: دومین سیاهچاله‌ی بزرگ راه شیری کشف شد!


سیاه‌چاله، همان‌طور که از نامش پیداست، چاله‌ای است واقع در تار و پود فضا – زمان که انتهایی ندارد، و هیچ چیزی هم نمی‌تواند از خلال آن عبور کند. حتی نور هم قادر به گذر از سیاه‌چاله نیست. تعدادی از این سیاه‌چاله‌ها توده‌های اختری محسوب شده و از درون‌پاشی هستۀ ستاره‌های سنگین حاصل می‌شوند. درون‌پاشی یا انفجار درونی ستاره‌های سنگین، ابرنواختر (supernova) نام دارد. تعدادی دیگر از سیاه‌چاله‌ها از این محدوده نیز فراتر رفته و ابرسنگین محسوب می‌شوند. این سیاه‌چاله‌ها جرمی معادل ۵۰ میلیارد برابر جرم خورشید می‌توانند داشته باشند. هیچ‌کسی از منشأ این نوع سیاه‌چاله‌ها اطلاعی ندارد. ما هم‌چنان نمی‌دانیم که چرا لزوماً باید یک سیاه‌چاله در مرکز هر کهکشان موجود باشد.


مقاله مرتبط: یک گام نزدیک‌تر تا حل معمای سیاه‌چاله‌ها


مشاهدۀ سیاه‌چاله‌ها چالش بسیار بزرگی برای ما محسوب می‌شود، چرا که آن‌ها طبیعتاً سیاه هستند (!) و مهم‌تر از آن، بسیار چگال بوده و جرم خود را در کم‌ترین حجم ممکن جای داده‌اند. برای مثال، سیاه‌چاله‌ای به جرم ۱۰ خورشید، قطری برابر با تنها ۶۰ کیلومتر دارد. هرچند سیاه‌چاله‌های فراسنگین بسیار بزرگ‌تر از انواع توده اختری هستند، ولی به دلیل فاصلۀ بسیار بسیار زیادی که از ما دارند، در هر حال کوچک دیده خواهند شد. اما کمان ای* مجموعه‌ای از ویژگی‌های مطلوب را در خود دارد؛ این سیاه‌چاله که در مرکز راه شیری قرار گرفته، هم بزرگ است و هم نسبتاً به ما نزدیک می‌باشد. کمان ای* در فاصله ۲۶ هزار سال نوری نسبت به زمین واقع بوده و جرم آن نیز با ۴.۳ میلیون خورشید برابری می‌کند.

کمان ای* هم‌اکنون اصلی‌ترین هدف تلسکوپ افق رویداد (Event Horizon Telescope) به شمار می‌آید. تلسکوپ افق رویداد از مجموعه‌ای از رادیو تلسکوپ تشکیل شده که در سراسر زمین پراکنده‌اند؛ و یکی از آن‌ها در قطب جنوب قرار دارد. قدرت بزرگ‌نمایی این رادیو تلسکوپ‌ها در کنار هم‌دیگر برابر با تلسکوپی به اندازۀ خود زمین است!

تلسکوپ افق رویداد بخش اعظم داده‌های مربوط به کمان ای* را در جریان دسامبر ۲۰۱۷ جمع‌آوری کرد. با این وجود، استخراج یک تصویر یک‌پارچه از حجم کلانی از داده‌ها کار بسیار دشواری است. فرآیند استخراج تصویر از داده‌ها پس از دریافت تمامی داده‌ها از تک‌تک تلسکوپ‌های موجود در سامانه افق رویداد و پردازش شدن آن توسط ابررایانه‌ای صورت می‌گیرد، که به دانشگاه MIT تعلق دارد.

نکتۀ مهمی که باید به آن توجه داشت، این است که هر یک از تلسکوپ‌های حاضر در این سامانه بزرگ، حکم واحد سازندۀ کوچکی را دارد که در کنار همتایان خود، تلسکوپی به بزرگی سیاره زمین را می‌سازد. این واحدهای سازندۀ با مکانیسم عملکردی متفاوتی به یک‌دیگر ارتباط پیدا می‌کنند. در تلسکوپ‌های تجمیعی عادی، اساس کار چنین است که هر یک از واحدهای سازنده امواج رادیویی را در یک نقطۀ واحد متمرکز می‌کنند. به این ترتیب، امواج بازتاب شده از هر واحد، در یک نقطه کنار هم آورده می‌شود. اما واحدهای سازنده‌ای که در تلسکوپ افق رویداد می‌بینیم، این‌چنین عمل نمی‌کنند. در این تلسکوپ ویژه، سیگنال‌های دریافت شده بر روی یک رایانه بازسازی شده و تأخیر زمانی بین سیگنال‌ها در نقطه کانونی محاسبه می‌شود.

از آن‌جایی که اتمسفر واقع در بالای تلسکوپ تماماً ساکن نیست و نوعی حرکت گردابی در آن جریان دارد، زمان تأخیر سیگنال‌های دریافت شده برای ایجاد تصویری با کیفیت و وضوح بالاتر باید دستکاری شود. تنظیم پارامترهای هر یک از این تلسکوپ‌ها برای ستاره‌شناسان هفته‌ها زمان می‌برد. بنابراین، برای این که وضوح تصویرمان تنها کمی افزایش پیدا کند باید هفته‌ها منتظر بمانیم. و قسمت بد ماجرا این است که لزوماً قرار نیست وضوح تصویر پس از اعمال تنظیمات جدید بالا برود. ممکن است حتی نتیجه نامطلوبی به دست آید.

افق رویداد (منظورمان خود افق رویداد است) سدی خیالی است که سیاه‌چاله را احاطه کرده و می‌پوشاند. افق رویداد در واقع همان مرزی است که اگر نور و ماده از آن گذر نماید، دیگر بازگشتی برایش نخواهد بود. افق رویداد به کمک نظریه نسبیت عام توجیه می‌شود. امروزه می‌دانیم که این نظریه کاملاً درست نیست، چرا که چگالی نامحدود – و در نتیجه نامعقول – برای تکینگی (singularity) موجود در مرکز سیاه‌چاله پیش‌بینی می‌کند.


مقاله مرتبط: نظریه گرانش اینشتین از تست سیاه‌چاله روسفید بیرون آمد


حال بزرگ‌ترین سؤال این‌جا پیش می‌آید: آیا تلسکوپ افق رویداد خواهد توانست با ثبت افق رویداد خیالی اینشتن، نظریه وی را تأیید کند؛ و یا در انجام این هدف شکست خورده و ما را مجبور به پیدا کردن نظریه‌های بهتر خواهد کرد؟ ۲۰۱۹ سال پرماجرایی برای آلبرت اینشتن خواهد بود.

میلاد شیرولیلو


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *