درس‌هایی که از اولین تصویر نزدیک از سیاهچاله‌ها می‌آموزیم

سايت خبری ايتنا , 21 فروردين 1398 ساعت 9:09

ایتنا - با استفاده از داده‌های مربوط به تلسکوپ «افق رویداد»، قرار است شاهد نخستین تصویر نزدیک از یک سیاهچاله باشیم.


*توضیح عکس ابتدای خبر: نخستین تصویر از تلسکوپ افق رویداد ممکن است نشان دهد که سیاهچاله در مرکز کهکشان ما، چیزی شبیه به این شبیه‌سازی است.
 

به گزارش ایتنا به نقل از science news، تلسکوپ افق رویداد (شبکه‌ای جهانی متشکل از هشت رصدخانه رادیویی)، اکنون حاوی تصاویری است از یک زوج هیولا: یکی سیاهچاله ابَرپُرجرم  Sagittarius A* در مرکز راه شیری و دیگری یک سیاهچاله پرجرم‌تر که در فاصله ۵۳٫۵ میلیون سال نوری، در کهکشان M87 قرار دارد.
 
در ماه آوریل سال ۲۰۱۷، این رصدخانه‌ها تصمیم گرفتند به مشاهده افق رویداد سیاهچاله‌ها بپردازند. منظور از افق رویداد، مرزی است که فراتر از آن، گرانش سیاهچاله آنچنان شدید می‌شود که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. اکنون پس از نزدیک به دو سال از ارائه داده‌ها، دانشمندان در حال آماده‌سازی نخستین تصاویر هستند و امیدوارند این تصاویر حاوی اطلاعات ارزشمندی باشند.
 
سیاهچاله‌ها چه شکلی دارند؟
سیاهچاله‌ها نیز همچون اسمشان هستند: هیولاهای گرانشی بزرگ که هیچ نوری از طیف الکترومغناطیسی از خود منتشر نمی‌کنند و به همین دلیل شکل خاصی هم ندارند. اما اخترشناسان بنابر دلایل علمی می‌دانند که چنین اشیائی وجود دارند. وقتی که گرانش یک سیاهچاله، گاز و غبار را در خود فرو می‌کشد، ماده روی یک دیسک چرخان قرار می‌گیرد و و اتم‌ها با سرعت بسیار زیادی یکدیگر را در هم می‌شکنند.

همه این فعالیت‌ها سبب افزایش دمای ماده می‌شود و از اینرو پرتو ایکس و دیگر پرتوهای پرانرژی صاتع می‌گردند. پراشتهاترین سیاهچاله‌ها در کیهان، دیسک‌هایی دارند هستند که نور خیره‌کننده آنها می‌تواند از همه ستارگان در کهکشان‌های خود بیشتر باشد.
 

 
آیا نظریهٔ نسبیت عام در نزدیکی سیاهچاله‌ها هم برقرار است؟
شاید شکل دقیق «حلقه» بتواند به یکی از چالش‌های بزرگ در فیزیک نظری کمک کند. دو ستون بزرگ فیزیک عبارتند از نظریه نسبیت عام انیشتین که بر اشیاء پرجرم و غنی از گرانش همچون سیاهچاله‌ها حکمفرماست و دیگری مکانیک کوانتومی که بر جهان عجیب و غریب ذرات زیراتمی حکومت می‌کند. با اینکه هر یک از این دو نظریه، در دامنه خودش با دقت عمل می‌کند؛ اما نمی‌توانند در کنار یکدیگر هماهنگی و سازگاری داشته باشند.
 
با توجه به اینکه سیاهچاله‌ها بزرگترین محیط‌های گرانشی در کیهان هستند، پس بهترین جایی هستند که می‌توان دید که آیا نظریه‌های گرانش در آنجا هم برقرار هستند یا نه. دانشمندان معتقدند اگر نسبیت عام همچنان برقرار باشد، سیاهچاله باید سایه خاصی داشته باشد و از اینرو شکلی «حلقه‌وار» خواهند داشت و اگر نظریه گرانش انیشتین درهم‌شکسته شود، در اینصورت سیاهچاله باید سایه دیگری داشته باشد.
 
آیا نوع خاصی از ستاره‌های نوترونی به‌نام تپ‌اخترها، سیاهچاله راه شیری را احاطه کرده‌اند؟
یک راه دیگر برای آزمودن نظریه نسبیت عام در اطراف سیاهچاله‌ها، این است که ببینیم ستاره‌ها با سرعت زیاد خود، چگونه در اطراف آنها لمبر می‌خورند. وقتی که نور از گرانش شدید موجود در نزدیکی سیاهچاله فرار می‌کند، امواج آن کش می‌آیند که سبب می‌شود نور، سرخ‌تر به‌نظر برسد. این فرآیند انتقال به سرخ (gravitational redshift) گرانشی نام دارد و در نسبیت عام هم پیش‌بینی شده و اتفاقاً سال گذشته در نزدیکی سیاهچاله مرکز راه شیری هم مشاهده شد. پس خوش به حال انیشتین!

علیرغم جستجوهای دقیق، هیچ تپ‌اختری در نزدیکی سیاهچاله مرکز راه شیری پیدا نشده است که علت آن تا حدودی مربوط می‌شود به حضور گاز و غبار در مرکز کهکشانی که موجب می‌شوند مشاهده تپ‌اخترها کار دشواری باشد. اما دانشمندان همچنان امیدوارند که بتوانند در نزدیکی این سیاهچاله، چند تپ‌اختر شناسایی کنند.
 
برخی از سیاهچاله‌ها چگونه جت می‌سازند؟
با اینکه بعضی از سیاهچاله‌ها خیلی پراشتها هستند و میزان خیلی زیادی از گاز و غبار را می‌بلعند، دیگران فقط برخی از ستاره‌ها را می‌خورند و دلیلش را هم هیچ‌کس نمی‌داند. به‌نظر می‌رسد سیاهچاله مرکز راه شیری با وجود داشتن جرم ۴ میلیون برابر خورشید، کمی وسواسی باشد. اما سیاهچاله کهکشان M87 با وزن نزدیک به ۳٫۵ میلیارد تا ۷٫۲۲ میلیارد برابر جرم خورشید، به هیچ چیزی رحم نمی‌کند. این سیاهچاله یک جت پرنور و پرسرعت از ذرات زیراتمی باردار منتشر می‌کند که نزدیک به ۵ هزار سال نوری امتداد دارد.
 
شاید این مطلب که سیاهچاله‌ها چیزی از خود منتشر کنند، با تصور ما از سیاهچاله‌ها سازگاری نداشته باشد. مردم معمولاً فکر می‌کنند که این هیولاها فقط می‌خورند. در واقع بسیاری از دیگر سیاهچاله‌ها، جت‌هایی تولید می‌کنند که درازتر و پهن‌تر از سرتاسر کهکشان‌ها هستند و ممکن است بلندای آنها به میلیاردها سال نوری نیز برسد.
 
از آنجا که جت‌ها می‌توانند مواد را از مرکز کهکشان به مناطق بین کهکشان‌ها منتقل کنند، می‌توانند بر نحوه رشد و تکامل کهکشان‌ها و حتی اینکه ستاره‌ها و سیارات در کجا شکل می‌گیرند هم تأثیرگذار باشند.


کد مطلب: 56082

آدرس مطلب: https://www.itna.ir/news/56082/درس-هایی-اولین-تصویر-نزدیک-سیاهچاله-ها-می-آموزیم

ايتنا
  https://www.itna.ir