چگونه اولین تصویر از ابرسیاهچاله پرجرم مرکز کهکشان راه شیری را گرفتیم؟!

چگونه می‌توان داده‌های رصدخانه‌های سراسر جهان را برای گرفتن عکس از چیزی ترکیب کرد که هیچ نوری منتشر نمی‌کند ؟

اولین تصویر مستقیم از ابرسیاهچاله پرجرم راه شیری یک حلقه درخشان نارنجی را نشان می‌دهد – گازی که هنگام سقوط در تکینگی گرم می‌شود.

Revealed: Sagittarius A*.

EHT Collaboration/ESO

سیاهچاله‌ها یکی از عمیق‌ترین پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین هستند. در ابتدا به‌عنوان یک پیامد ریاضی صرف این نظریه و نه به‌عنوان اجرام مرتبط فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفتند، به زودی به‌عنوان پیامدهای عمومی و گاهی اجتناب‌ناپذیر فروپاشی گرانشی در نظر گرفته شدند که در ابتدا یک کهکشان را تشکیل می‌داد.

در واقع، اکثر فیزیکدانان مشکوک هستند که کهکشان خودمان حول یک ابرسیاهچاله پرجرم در مرکز خود می‌چرخد. ایده‌های دیگری نیز وجود دارد – مانند “ماده تاریک” (ماده‌ای نامرئی که تصور می شود بیشتر ماده را در جهان را تشکیل می‌دهد). اما اکنون یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان، از جمله تیمی که من از دانشگاه مرکزی لانکشایر رهبری می‌کردم، اولین تصویر از جسمی را پرده‌برداری کردیم که در مرکز کهکشان راه شیری در کمین است، – و این یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم است.

این بدان معناست که اکنون شواهد بسیار زیادی برای سیاهچاله به نام Sagittarius A* وجود دارد. در حالی که نزدیک بودن به چنین جانوری کمی ترسناک به نظر می‌رسد، اما در واقع حدود 26000 سال نوری از ما فاصله دارد که به طرز اطمینان‌بخشی دور است. در واقع، از آنجایی که سیاهچاله بسیار دور از زمین است، به نظر می‌رسد که اندازه آن در آسمان تقریباً به اندازه یک دونات در ماه است. Sagittarius A* نیز نسبتاً غیرفعال به نظر می‌رسد – مواد زیادی از اطراف خود را نمی‌بلعد.

تیم ما بخشی از همکاری تلسکوپ جهانی افق رویداد (EHT) بود که از رصدهای شبکه جهانی هشت تلسکوپ رادیویی در سیاره ما استفاده کرده است – که در مجموع یک تلسکوپ مجازی به اندازه زمین را تشکیل می‌دهند – تا تصویر خیره‌کننده‌ای را ثبت کنند. این موفقیت به دنبال انتشار اولین تصویر سیاهچاله ای به نام M87* در مرکز کهکشان مسیه 87 در سال 2019 است.

نگاه کردن به تاریکی

تیم Sagittarius A* را در چندین شب مشاهده کرد و برای ساعت‌های متوالی داده‌ها را جمع‌آوری کرد (عملی مشابه استفاده از زمان نوردهی طولانی در دوربین). اگرچه ما نمی‌توانیم خود سیاه‌چاله را ببینیم، چون کاملاً تاریک است، گاز درخشان اطراف آن نشانه‌ای آشکار را نشان می‌دهد: یک منطقه مرکزی تاریک (به نام «سایه») که توسط ساختار حلقه‌ای درخشان احاطه شده است. نمای جدید نور خمیده شده توسط گرانش قدرتمند سیاهچاله را می‌گیرد که چهار میلیون برابر جرم خورشید ما می‌باشد. این کشف همچنین سرنخ‌های ارزشمندی در مورد عملکرد سیاهچاله‌ها به دست می‌دهد که تصور می‌شود در مرکز اکثر کهکشان‌ها قرار دارند.

آرایه تلسکوپ رادیویی

آلما- یکی از تلسکوپ های افق رویداد. ویکی پدیا، CC BY-SA

نکته شگفت‌انگیز در مورد این تصویر این است که بسیار شبیه به تصویر M87* است که ما سه سال پیش منتشر کردیم – این قطعاً مایه تعجب بود. دلیل شباهت این است که در حالی که سیاهچاله M87* حدود 1000 برابر بزرگتر است، سیاهچاله Sagittarius حدود 100 برابر نزدیکتر است. هر دوی آنها از نظریه نسبیت عام انیشتین پیروی می‌کنند و نشان می‌دهد که نسبیت اینشتین برای ضریب 1000 در مقیاس اندازه درست بوده است. برای یک فیزیکدان این مهم است. نسبیت یک قرن است که وجود دارد و هنوز هم ثابت می‌کند که دقیق است. فکر می‌کنم حتی خود اینشتین هم ممکن است از این موضوع شگفت زده شده باشد!

انتشار تصویر سیاهچاله Sagittarius A* یک دستاورد فوق العاده هیجان‌انگیز توسط این همکاری است. وقتی برای اولین بار تصویر را دیدم، فکر کردم: این تصویر خیلی چیزها را به ما می‌گوید. من نمی‌توانستم صبر کنم تا شروع به نوشتن در مورد آن و تفسیر تصویر کنم. ما جلسات زیادی داشتیم تا به مواردی که این تصویر به ما بازگو می‌کند به اجماع برسیم. برای شروع ما در نقاط مختلف جهان ملاقات داشتیم. سپس کووید شیوع پیدا کرد و ناگهان کسی نتوانست جایی برود. بنابراین جلسات آنلاین مانند جنبه دیگری از زندگی عادی شد. این روند قطعا سرعت ما را کند کرد.

نقش من کمک به نوشتن دو مقاله از شش مقاله‌ای بود که در ژورنال اخترفیزیکی Letters منتشر شده است: اولین مورد، معرفی مشاهدات و سومی که در آن بحث می‌کنیم که چگونه از مشاهدات تصویری ساخته‌ایم و آن تصویر چقدر قابل اعتماد است.

علاوه بر این، من یک “نویسنده مشترک” برای هر شش مقاله بودم که  یک نقش اداری است که در آن من تمام مکاتبات بین تیم بیش از 300 ستاره‌شناس ما و مجله دانشگاهی انجام می‌دادم که یافته‌های ما را منتشر کرده بود. این امر چالش‌های خودش را داشت، زیرا مجبور بودم با هر غلط تایپی و هر اشتباهی در حروفچینی مقابله کنم.

همچنین مجبور شدم نظرات همکارانم را هماهنگ کنم. از آنجایی که اکثر همکاران در ایالات متحده یا شرق آسیا مستقر هستند، به این معنی بود که آنها در طول شب به وقت بریتانیا کار می‌کردند. از این رو، هر روز صبح که سر کار می‌آمدم تا حدود 100 ایمیل شبانه از همکاران پیدا کنم که شروعی دلهره‌آور برای هر روز بود.

به هر حال، ما در پایان به آنجا رسیدیم – و نتیجه خیره کننده ارزش تمام کار را داشت.

گفتگو با درک وارد تامپسون، استاد اخترفیزیک، دانشگاه مرکزی لنکشایر

ترجمه: سارا سیدحاتمی

How we captured the first image of the supermassive black hole at the center of the Milky Way

By Derek Ward-Thompson, The Conversation  |  Published: Tuesday, May 17, 2022

https://astronomy.com/news/2022/05/how-we-captured-first-image-of-the-supermassive-black-hole-at-the-center-of-the-milky-way