نخستین تصویر ثبت شده از یک سیاه چاله واقعی

در این مطلب با ما همراه باشید تا نخستین تصویر واقعی که از یک سیاه چاله ثبت گردیده است مشاهده نمایید و همچنین توضیحات و جزئیات مروبط به این تصویر را مطالعه کنید.

انتشار نخستین عکس مستقیم از افق رویداد (Event Horizon) یک سیاه چاله، واقعا گام بزرگی در علم ستاره‌شناسی محسوب می شود. البته این کار، بسیار سخت و دشوار صورت گرفته و تصویر بدست آمده، وضوح نسبتا پایینی داشته است.

به هر حال، مطمئنا تکنیک‌ها و تکنولوژی‌های موجود، اصلاح خواهند شد و در زمان های آتی ناظر تصاویر مستقیم با وضوح بالاتری از سیاه چاله‌ها خواهیم بود. حالا شبیه‌سازی جدیدی از سوی ناسا، به ما نشان می‌دهد که احتمالا انتظار دیدن چه چیزهایی را در تصاویر باکیفیت یک سیاه چاله فوق‌سنگین باید داشته باشیم.

سیاه چاله‌های فوق‌سنگین، در مرکز کهکشان‌های بزرگ قرار دارند. اما اینکه این اجرام، چگونه در این نقاط قرار می‌گیرن، هنوز یک راز است. در واقع، یکی از بزرگ‌ترین سوالات کیهان‌شناسی این است که آیا اول سیاه چاله‌های مرکز کهکشان وجود داشته‌اند یا خود کهکشان؟

چیزی که الان می‌دانیم این است که آنها واقعا بزرگ هستند؛ به صورتی که وزن آنها میلیون‌ها یا میلیاردها بار سنگین‌تر از خورشید است. و البته می‌دانیم که آنها می‌توانند تشکیل ستاره‌ها را کنترل نمایند؛ و یا زمانیکه بیدار می‌شوند و شروع به تغذیه می‌کنند، می‌توانند تبدیل به درخشان‌ترین اجرام کیهان شوند. ما همچنین در طول دهه‌های گذشته، به برخی از رفتارهای عجیب آنها پی برده‌ایم.

بد نیست بدانید که اولین تصویر شبیه‌سازی شده از یک سیاه چاله، در سال ۱۹۶۰ با استفاده از یک کامپیوتر IBM 7040 بدست آمد و طرح کلی آن نیز در سال ۱۹۷۸ توسط یک متخصص فیزیک نجومی به نام Jean-Pierre Luminet کشیده شد، که هنوز شباهت زیادی به شبیه‌سازی ناسا دارد.

شما می توانید در هر دوشنبه که یاد شده است، یک دایره سیاه را در مرکز ببینید. این دایره، همان افق رویداد سیاه چاله است که تابش‌های الکترومغناطیسی مانند نور، امواج رادیویی، اشعه‌های X و غیره، به علت گرانش بسیار بالای سیاه چاله، امکان فرار از آن را ندارند.

در میان سیاه چاله، دیسک چرخانی از مواد وجود دارد که به دور آن می‌چرخند. به علت اصطکاک به وجود آمده در این قسمت، چنان تابشی ایجاد می‌شود که ما قادر به شناسایی آن از طریق تلسکوپ‌های خود هستیم.

شما در شبیه‌سازی مذکور می‌توانید حلقه فوتون را که یک حلقه کامل نور در اطراف افق رویداد است، مشاهده کنید. ضمن اینکه می‌توانید ربایش وسیع و گسترده نور را در ناحیه اطراف سیاه چاله ببینید. در این ناحیه با وجود اینکه بیرون از افق رویداد قرار دارد، به علت گرانش قوی سیاه چاله، فضازمان چنان خمیده می‌شود که مسیر همه نورها، به داخل سیاه چاله منحرف می‌گردد.

همانطور که ملاحظه می‌کنید، یک طرف دیسک چرخان، از طرف دیگر آن درخشان‌تر است. این اثر، پرتوتابی نسبیتی (Relativistic Beaming) نامیده می‌شود و در واقع به خاطر چرخش دیسک ایجاد می‌گردد. آن قسمت از دیسک که به سمت ما حرکت می‌کند، روشن‌تر است، چراکه با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند. این حرکت، تغییری در فرکانس نور ایجاد می‌کند که به آن اثر دوپلر (Doppler Effect) گفته می‌شود. بنابراین، آن طرف دیسک که از ما دور می‌شود، تاریک‌تر خواهد بود.

Luminet، سال گذشته در مقاله‌ای نوشته بود که دقیقا همین عدم تقارن شدید در درخشندگی ظاهری یک سیاه چاله است که مشخصه اصلی آن به حساب می‌آید. سیاه چاله، تنها جرم آسمانی است که می‌تواند به بخش‌هایی از دیسک چرخان داخل خود، سرعت چرخشی نزدیک به سرعت نور بدهد و یک اثر دوپلر بسیار قوی ایجاد کند.

شبیه‌سازی‌هایی مانند این، می‌توانند به ما کمک کنند تا فیزیک سیاه چاله‌های فوق‌سنگین را درک کنیم و همچنین همه چیزهایی را که باید در هنگام نگاه کردن به تصویر *M87 بدانیم، در اختیار ما قرار دهند.