دو سیاهچاله را در حال رقص کیهانی مشاهده کنید!!

ناسا عکس جدید و جذابی را منتشر کرده است که نشان می‌دهد دو سیاهچاله عظیم با نمایش خیره کننده نور در حال چرخش به دور یکدیگر هستند. گرانش شدید و سایر پدیده‌ها همگی در تولید این نمایش مسحورکننده نقش دارند.

سیاهچاله‌ها یکی از جذابترین و خسته‌کننده‌ترین پدیده‌های جهان هستند. جاذبه سیاهچاله به قدری قدرتمند است که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن فرار کند. سیاهچاله‌ها انواع مختلفی دارند و در آوریل 2021، ناسا تصویر جدیدی از سیاه‌چاله‌های دوتایی منتشر کرد، دو سیاهچاله در حال چرخش در اطراف یک مرکز ثقل مشترک هستند و در یک رقص کیهانی به دور یکدیگر می‌چرخند. سیاهچاله‌های به تصویر کشیده شده در این تصویر میلیون‌ها برابر از خورشید ما عظیم‌ترند. هر یک توسط یک دیسک گاز داغ احاطه شده است که به آن دیسک برافزایشی می‌گویند. گرانش سیاهچاله‌ها نوری را که از دیسک‌های آنها ایجاد می‌شود، منحرف می‌کند و یک نمایش نورانی مسحورکننده ایجاد می‌کند. پدیده‌های نسبی دیگری نیز به این نمایش کمک می‌کنند.

چگونه این اتفاق می‌افتد؟

هنگامی که دیسک‌ها را از لبه مداری تقریباً لبه روشن مشاهده می‌کنید، ظاهری دوبرابر به آنها می‌رسد که یادآور دیدن زحل از لبه، کمی بالاتر یا پایین صفحه حلقه است. یک دیسک دایره‌ای مسطح با یک برآمدگی گرد بزرگ در بالا و پایین.

تصویر دو سیاه‌چاله عظیم که در حال چرخش به دور یکدیگر هستند. جرمی که در پیش‌زمینه قرار دارد (با یک دیسک قرمز) جرمی حدود دویست میلیون برابر خورشید دارد و گرانش آن نوری را که از دیسک برافزایشی اطراف سیاهچاله کوچکتر (آبی) پشت آن قرار دارد، خم می‌کند. رنگ‌ها با درجه حرارت مطابقت دارند، محل دیسک آبی گرمتر و دیسک قرمز خنکتر است. تصویر از ناسا/ مرکز پروازهای فضایی گودارد/ جرمی شنیتمن / برایان پی پاول.

نمایی از لبه سیاهچاله بزرگتر در نزدیکی سیاهچاله کوچکتر و یک تصویر کوچک مشابه از سیاهچاله کوچکتر در نزدیکی حلقه داخلی نور سیاهچاله بزرگتر. در واقع، هم زمان شاهد سیاهچاله‌ها از کنار و از بالا هستیم. تصویر از ناسا/مرکز پروازهای فضایی گودارد / جرمی شنیتمن / برایان پی پاول.

هنگامی که یکی از سیاهچاله‌ها از مقابل دیگری عبور می‌کند، از نقطه نظر ما دیده می‌شود، گرانش شدید سیاهچاله نزدیک به ما، نور ناشی از سیاهچاله پشت آن را منحرف می‌کند. این امر باعث ایجاد یک سری از کمانهای رنگارنگ در حال تغییر سریع می‌شود.

خالق این تصویر سیاهچاله‌ای، جرمی شنیتمن، اخترفیزیکدان مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا، اظهار داشت:

 ما شاهد دو سیاهچاله بزرگ هستیم، یکی بزرگتر با 200 میلیون جرم خورشیدی و یک همدم کوچکتر که نصف آن جرم دارد. اینها انواع سیستم‌های دوتایی سیاهچاله‌ای هستند که فکر می‌کنیم هر دو عضو می‌توانند دیسک‌های جمع‌آوری شده را برای میلیونها سال حفظ کنند.

در این تصویر، نور دیسکها به رنگ آبی یا قرمز درخشان نشان داده می‌شود. این رنگ‌بندی تا حدی برای سهولت در تشخیص آنها است، اما همچنین دمای مختلف هر دیسک را نیز نشان می‌دهد. گاز گرمتر به رنگ آبی و گاز سردتر به رنگ قرمز نشان داده می‌شود. بیشتر نور هر دو دیسک به جای نور مرئی در قسمت ماوراءبنفش (UV) طیف الکترومغناطیسی ساطع می‌شود.

اثرات گرانشی قوی‌تر نیز دمای بالاتری ایجاد می‌کنند، بنابراین دیسکها از یک طرف (سمت نزدیک به سوراخ سیاهچاله) روشنتر به نظر می‌رسند. این امر به دلیل تحریف گرانش نوری است که از قسمتهای مختلف دیسکها ناشی می‌شود. اثر تقویت داپلر – همچنین به عنوان تابش نسبی شناخته می‌شود – نیز در این تغییرات روشنایی نقش دارد: درخشندگی دیسک تحت‌تأثیر گازی قرار می‌گیرد که در نزدیکی سیاهچاله سریعتر می‌چرخد، بنابراین طرفی که به سمت بیننده می‌چرخد، ​​روشن‌تر به نظر می‌رسد، در حالی که طرف در حال چرخش دورتر به نظر می‌رسد.

تصویر شگفت‌انگیز دو سیاهچاله که در اطراف یکدیگر در حال حرکت هستند توسط جرمی شنیتمن، اخترفیزیکدان مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا ایجاد شده است. تصویر از NASA / GSFC.

پدیده دیگری که به این تصویر کمک می‌کند انحراف نسبی است، جایی که سیاهچاله‌ها هنگام نزدیک شدن به بیننده کوچکتر به نظر می‌رسند، اما هنگام دور شدن بزرگتر هستند. این به نظر عجیب می‌رسد، اما طبیعت می تواند عجیب باشد.

چه اتفاقی می‌افتد اگر سیاهچاله‌ها را از بالا، به جای دیدن از کنار، نگاه کنید؟

آن جلوه‌های بصری عجیب و غریب از بین می‌روند، اما جلوه‌های جدید عجیب و غریب جای آنها را می‌گیرد. هر سیاه‌چاله یک “کپی” کوچک بصری از سیاهچاله دیگر تولید می‌کند که به دور آن می‌چرخد (مانند تماشای یک سیاره از یک ستاره از بالا به دور خود). اما این تصاویر کوچک کپی شده، سیاهچاله شریک را در نمای لبه (به شکلی که قبلاً از کنار مشاهده می‌کردیم) به جای نمای بالا نشان می‌دهد. چگونه این امر اتفاق می‌افتد؟ نور دیسک‌های سیاهچاله در اثر گرانش در 90 درجه خم می‌شود. این بدان معناست که ما می‌توانیم همزمان دیسک سیاهچاله اصلی را از بالا رو در رو و هم تصویر کوچکتر از لبه روشن دیسک سیاهچاله همدم را مشاهده کنیم. چقدر عجیب است؟ شنیتمن گفت:

یک جنبه چشمگیر از این تصویر جدید، ماهیت مشابه تصاویر تولید شده توسط عدسی گرانشی است. بزرگنمایی در هر سیاهچاله تصاویر متعدد و تحریف شده بیشتری را از شریک زندگی خود نشان می‌دهد.

محققان برای ایجاد تصویر از ابر رایانه Discover در مرکز شبیه‌سازی اقلیم ناسا استفاده کردند. استفاده از فقط یک رایانه رومیزی معمولی حدود یک دهه طول می‌کشید، اما با Discover، در حالی که فقط از 2 درصد از 129000 پردازنده اصلی خود استفاده می‌کنید، فقط یک روز به طول انجامید.

نتیجه این پردازش، این عکس زیبای دو سیاه‌چاله در رقص کیهانی آنهاست که در اینجا مشاهده می‌کنید.

این اولین تصویر مستقیم از سیاهچاله است که توسط دانشمندان در آوریل 2019 منتشر شده است. این تصویر یک حلقه روشن را نشان می‌دهد که در هنگام خمش نور در جاذبه شدید اطراف این سیاهچاله، 6.5 بیلیون برابر جرم خورشید ما شکل گرفته است. این سیاهچاله در مرکز کهکشان M87 واقع شده است و از زمین 55 میلیون سال نوری فاصله دارد. تصویر از  Event Horizon Telescope Collaboration.

در آوریل 2019، ستاره‌شناسان توانستند اولین تصویر مستقیم از سیاهچاله را بگیرند. حلقه روشن در اثر خمش نور توسط گرانش بسیار زیاد سیاهچاله تشکیل می‌شود. این سیاهچاله در مرکز کهکشان M87 واقع شده است، 55 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و 6.5 بیلیون برابر جرم خورشید ما است. همین چند هفته پیش تصویری به روز شده از همان سیاهچاله منتشر شد که میدان مغناطیسی آن را نشان می‌دهد:

https://earthsky.org/space/new-image-m87s-black-hole-magnetic-field

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

See 2 black holes in cosmic dance

Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | April 27, 2021

https://earthsky.org/space/visualization-2-black-holes-orbiting-each-other