ناسا قول می‌دهد که تصویر سیاه چاله ها در آینده دیدنی‌تر شوند!

MacTavish · 30/1/20

ثبت تصویر سیاه چاله به صورت مستقیم خبری بود که در سال گذشته توجه حجم شگفت‌انگیزی از مخاطبان را به بحث‌های کیهان‌ شناسی جلب کرد. حال ناسا خبر از تلاش‌های بیشتر در تصویری برداری از این اجرام آسمانی عظیم داده است.

در سالی که گذشت دانشمندان اعلام کردند که برای اولین بار یک تصویر سیاه چاله به صورت مستقیم ثبت شده که افق رویداد این جرم آسمانی عظیم را در عکسی نسبتا تار به ما نشان می‌دهد. این اجرام فوق‌العاده چگال در سراسر کیهان قرار دارند و تقریبا می‌توان گفت که تمامی کهکشان‌های جهان یک سیاه چاله کلان جرم در مرکز خود دارند.

در همین رابـ*ـطه از آنجایی که اولین تصویر یک سیاه چاله کمی تار بود، خبر رسیده که ناسا در آینده قصد دارد تا با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر و تکنیک‌های مدرن‌تر، تصاویر شفاف‌تری را از این اجرام آسمانی شگفت‌انگیز به ثبت برساند. در ادامه به بررسی تلاش‌های دانشمندان برای ثبت تصویر سیاه چاله و اتفاقات محدوده اطراف این پدیده کیهانی حیرت‌انگیز می‌پردازیم.

ثبت تصویر سیاه چاله ها
گفته شده که ثبت همان تصویر تار از سیاه چاله، به واسطه تلاش‌های بی‌وقفه نوابغ دنیای ستاره شناسی ممکن شده است؛ اما از آنجایی که روز به روز تجهیزات و تکنیک‌های مورد استفاده دانشمندان پیشرفته‌تر می‌شوند، ناسا در سپتامبر گذشته اعلام کرد که در جریان یکی از پروژه‌هایش تلاش‌های جدیدی برای عکس‌برداری از یک سیاه چاله کلان جرم را آغاز کرده است.

شبیه‌سازی فضای اطراف یک سیاه چاله

همانطور که گفتیم این سیاه چاله‌ها در مرکز تمامی کهکشان‌ها قرار دارند و هنوز دانشمندان نمی‌دانند که اول از همه کدام یک از این دو پدیده کیهانی، یعنی کهکشان و یا سیاه چاله، به وجود آمده‌اند. با این حال تمامی جزئیات سیاه چاله‌های کلان جرم مبهم نیستند و به عنوان مثال دانشمندان می‌دانند که جرم این پدیدها میلیون‌ها و حتی میلیاردها بار از جرم خورشید منظومه ما بزرگ‌تر است. از طرف دیگر گفته شده که جاذبه قدرتمند آن‌ها باعث می‌شود که از یک محدوده به بعد، هیچ چیزی از جمله تشعشعات الکترومغناطیسی مثل نور، امواج رادیویی، پرتوهای ایکس و امواجی از این دست، نتواند از گرانش آن‌ها فرار کند.

نام این محدوده افق رویداد است و می‌توان گفت که یک سیاه چاله کلان جرم در حالت عادی می‌توان به نورانی‌ترین جرمی که در آسمان قابل رویت است، تبدیل شود.

اولین تصویر سیاه چاله که به صورت مستقیم ثبت شده

جالب است بدانیم که برای اولین بار ستاره شناسان با استفاده از داده‌های به دست آمده توسط یک کامپیوتر 7040 دهه شصتی، ساخت شرکت آی بی ام (IBM)، توانستند شکل کلی یک سیاه چاله را تشخیص دهند و دانشمندی فرانسوی به نام ژان پیر لومینت (Jean-Pierre Luminet) بود که با استفاده از این داده‌ها توانست در سال 1978 عکس زیر را به عنوان تصوری از یک سیاه چاله، رسم کند:

همانطور که می‌بینیم نقاشی خیالی لومینت و اولین تصویر سیاه چاله شباهت زیادی به یکدیگر دارند و حلقه سیاه رنگ وسط تصاویر همان افق رویداد سیاه چاله است. در وسط حلقه سیاه رنگ هم قسمت دیسک مانند اطراف سیاه چاله مشخص بوده که درست مثل آبی که وارد یک سوراخ می‌شود، حاصل حرکت چرخشی موادی است که توسط جاذبه قوی این جرم آسمانی به داخل کشیده شده‌اند.

اصطکاک حاصل از برخورد این مواد با یکدیگر در دیسک به قدری قوی است که تشعشعات حاصل این اصطکاک نوری را به اطراف می‌تاباند که دیدن این جرم آسمانی را در سال گذشته برای دانشمندان ممکن کرد. در اطراف افق رویداد سیاه چاله یک نوار نازک نورانی به نام حلقه فوتون (photon ring) وجود دارد و دور این حلقه قسمتی نورانی، حاصل عبور نور پشت سیاه چاله از میدان گرانشی قوی این جرم آسمانی، دیده می‌شود که به واسطه جاذبه بی‌نهایت قدرتمند سیاه چاله و خمیدگی فضا زمان، به شکل نمایش داده شده در شبیه‌سازی‌ها، درآمده است.

از طرف دیگر در شبیه‌سازی فضای اطراف سیاه چاله دیده می‌شود که سمت راست دیسک نورانی‌تر از قسمت چپ است و گفته شده که این پدیده به دلیل حرکت اجرام سمت راست، به طرف ما و پدیده‌ای به نام اثر داپلر (Doppler effect) اتفاق می‌افتد؛ به این ترتیب که امواج نوری حاصل از چرخش اجرام در قسمتی که دیسک به سمت ما می‌چرخد، با فاصله‌های طول موجی کمتری به بیننده می‌رسند و این قسمت نورانی‌تر دیده می‌شود. در حالی که سمت چپ دیسک به دلیل گردش دور شونده از ما،‌ کم‌نورتر به نظر می‌آید.

لومینت در مقاله‌ای که پارسال به چاپ رسیده، نوشت که این خطای دید در میزان نور اطراف سیاه چاله مشخصه اصلی در ظاهر این اجرام آسمانی شگفت‌انگیز است و تنها در چنین اجرامی دیده می‌شود که جاذبه فوق‌العاده قدرتمند، به مواد اطراف سیاه چاله سرعتی نزدیک به سرعت نور می‌دهند. چنین شبیه‌سازی‌هایی از فضای اطراف سیاه چاله‌ها به ما کمک می‌کنند که اتفاقات دور و بر این اجرام چگال را راحت‌تر درک کنیم و آنچه که در تصویر سیاه چاله سال گذشته دیدیم را بهتر هضم کنیم.