1398/01/27

هر آنچه لازم است درباره اولین تصویر از سیاه چاله بدانید

دانشمندان برای اولین بار از اولین تصویر از سیاه‌چاله‌ در کهکشان غول‌آسای ام۸۷ (M87) رونمایی کردند که توسط تلسکوپ ایی‌اچ‌تی (EHT) ثبت‌شده است. چهارشنبه ۲۱فروردین، روز بزرگی برای دنیای ستاره‌شناسی و اخترفیزیک بود؛ زیرا پس از سال‌ها پژوهش و نظریه‌پردازی، سرانجام اولین تصویر از یک سیاه‌چاله در مرکز کهکشان...
هر آنچه لازم است درباره اولین تصویر از سیاه چاله بدانید
دانشمندان برای اولین بار از اولین تصویر از سیاه‌چاله‌ در کهکشان غول‌آسای ام۸۷ (M87) رونمایی کردند که توسط تلسکوپ ایی‌اچ‌تی (EHT) ثبت‌شده است.
چهارشنبه ۲۱فروردین، روز بزرگی برای دنیای ستاره‌شناسی و اخترفیزیک بود؛ زیرا پس از سال‌ها پژوهش و نظریه‌پردازی، سرانجام اولین تصویر از یک سیاه‌چاله در مرکز کهکشان ام۸۷، منتشر شد. تلسکوپ ایونت هرایزن (EHT) که متشکل از شبکه‌ای از تلسکوپ‌های سراسر دنیا است، موفق به ثبت این عکس شد. کهکشان ام۸۷ در فاصله‌ی ۵۵میلیون سال نوری از زمین قرارگرفته و جرم آن نزدیک به هفت میلیارد برابر جرم خورشید است. در این مقاله به سؤالات متداول و هر آنچه لازم است درباره‌ی نخستین تصویر منتشرشده از سیاه‌چاله بدانید، پاسخ داده خواهد شد.
چرا رصد سیاه‌چاله‌ها دشوار است؟
سیاه‌چاله‌ها، سیاه هستند. علت دیدن ستاره‌ها و اجرام مشابه، نوری است که از آن‌ها ساطع می‌شود و به تلسکوپ‌ها می‌رسد و به‌صورت مستقیم به چشم انسان می‌رسد؛ اما سیاه‌چاله‌ها اجرام سیاهی هستند که هیچ نور مرئی را از خود ساطع نمی‌کنند بنابراین نمی‌توان آن‌ها را به‌صورت مستقیم رصد کرد؛ اما این تنها مشکل بزرگ سیاه‌چاله نیست.

هر آنچه لازم است درباره اولین تصویر از سیاه چاله بدانید

اگر سیاه‌چاله‌ای در منظومه‌ی شمسی وجود داشت به‌راحتی می‌توانستید آن را ببینید. همچنین می‌توانستید خمیدگی فضا و مواد اطراف آن را احساس کنید. در فیلم میان‌ستاره‌ای ساخت کریستوفر نولان (Christopher Nolan)، تصویری تقریباً علمی از سیاه‌چاله نشان داده‌شده است. اخترفیزیکدانی به نام کیپ تورن (Kip Thorne) به مدل‌سازی سیاه‌چاله در این فیلم کمک کرد.
برای نمایش بصری اجرام آسمانی، نه‌تنها باید اندازه‌ی آن‌ها را در نظر گرفت، بلکه باید به فاصله‌ی آن‌ها نیز دقت کرد. به‌طور دقیق‌تر منظور از اندازه در اینجا، اندازه‌ی زاویه‌ای است.
اندازه‌ی زاویه‌ای بر اساس آرک دقیقه یا آرک ثانیه (acrminute or arcseconds) اندازه‌گیری می‌شود از این واحدها برای نمایش زاویه‌های روی یک کره استفاده می‌شود. یک آرک ثانیه برابر با ۱/۳۶۰ام درجه است. ستاره‌شناس‌ها از این واحدها برای محاسبه‌ی مسافت بین اجرام یا محاسبه‌ی بزرگ‌نمایی‌های مختلف استفاده می‌کنند. به زبان ساده‌تر اگر بتوانید یک دور کامل سرخود را بچرخانید، اندازه‌ی زاویه‌ای ۳۶۰درجه‌ای را خواهید داشت.
اندازه‌ی زاویه‌ای به‌اندازه‌ی واضح یک جرم از دید ناظر زمینی گفته می‌شود. برای مثال اندازه‌ی زاویه‌ای ماه ۳۰ آرک دقیقه است. اندازه‌ی زاویه‌ای یک جرم بر اساس اندازه‌ی واقعی و فاصله‌ی آن از ناظر محاسبه می‌شود. برای جرمی به‌اندازه‌ی ثابت، هرچقدر فاصله بیشتر باشد، اندازه‌ی زاویه‌ای کوچک‌تر است. برای اجرام در فاصله‌ی ثابت، هرچقدر اندازه‌ی واقعی جرم بزرگ‌تر باشد، اندازه‌ی زاویه‌ای آن بیشتر خواهد بود.
سیاه‌چاله‌ی مذکور، ۵۵میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد به این معنی که نور با سرعت سیصدهزارکیلومتر بر ثانیه پس از ۵۵میلیون سال به زمین رسیده است. فاصله‌ی بسیار زیادی است، اما آنچه در اینجا برای رصد سیاه‌چاله مطرح می‌شود، اندازه‌ی زاویه‌ای آن است. اندازه‌ی زاویه‌ای سیاه‌چاله تقریباً ۴۰میکرو آرک ثانیه (microarcsecond) است.
اما میکرو آرک ثانیه چیست؟ به زبان ساده می‌توان گفت، دایره‌ی درجه‌بندی‌شده است. هر درجه را می‌توان به ۶۰آرک دقیقه و هر دقیقه را به ۶۰آرک ثانیه تقسیم کرد. درصورتی‌که آرک ثانیه به یک‌میلیون بخش تقسیم شود می‌توان به میکرو آرک ثانیه رسید. برای مثال اندازه‌ی زاویه‌ای ماه از دید ناظر زمینی، ۰.۵ درجه است. این یعنی اندازه‌ی زاویه‌ای ماه، ۴۵میلیون برابر بیشتر از اندازه‌ی سیاه‌چاله است.
اما از سوی دیگر به دلیل انکسار نمی‌توان اجرام به این کوچکی ،ازنظر اندازه‌ی زاویه‌ای، را دید. نور باگذشت از دروازه‌ای مثل تلسکوپ یا مردمک چشم، می‌شکند. نور به‌گونه‌ای خم می‌شود که با سایر نورهای عبوری از یک دروازه‌ی مشخص ،تلسکوپ، مردمک چشم، تداخل پیدا می‌کند. برای مثال چشم انسان تنها می‌تواند اجرامی با اندازه‌ی زاویه‌ی ۱آرک دقیقه را تجزیه‌وتحلیل کند.
غلبه بر مشکل شکست نور
رصد اجرام با اندازه‌ی زاویه‌ای کوچک دشوار است؛ اما چگونه می‌توان جرمی به کوچکی سیاه‌چاله را در آسمان شب مشاهده کرد؟ وضوح زاویه‌ای تلسکوپ به دو معیار وابسته است: اندازه‌ی دهانه و طول‌موج نور. استفاده از طول‌موج‌های کوتاه‌تر مثل فرابنفش یا اشعه‌ی ایکس، وضوح بهتری را می‌دهد؛ اما در مورد عکس سیاه‌چاله، تلسکوپ از طول‌موج نور در طیف میلی‌متری استفاده کرده است. این طول‌موج در مقایسه با نور مرئی بسیار بزرگ است. نور مرئی در طیف ۵۰۰نانومتر قرار دارد.

هر آنچه لازم است درباره اولین تصویر از سیاه چاله بدانید

این یعنی تنها راه‌حل مشکل انکسار، استفاده از تلسکوپ بزرگ‌تر است. ازاین‌رو ایی‌اچ‌تی گزینه‌ی مناسبی برای ثبت این عکس بود. برای این کار، تلسکوپی به‌اندازه‌ی کره‌ی زمین لازم است که در عمل غیرممکن است؛ اما با دریافت داده از تلسکوپ‌های رادیویی متعدد در بخش‌های مختلف دنیا و ترکیب آن‌ها در تلسکوپ غول‌آسایی مثل ایی‌اچ‌تی می‌توان به نتیجه رسید. البته در این روش هم مشکلاتی وجود دارد. گروه ایی‌اچ‌تی از روش‌های تحلیلی برای دستیابی به دقیق‌ترین تصویر از داده‌های جمع‌آوری‌شده استفاده کرده است.
آیا این تصویر از سیاه‌چاله واقعی است؟
اگر با تلسکوپ به مشتری نگاه کنید، تصویری واقعی از مشتری را خواهید دید. نور خورشید به سطح مشتری برخورد می‌کند و انعکاس این نور به تلسکوپ و چشمان شما می‌رسد.
اما در مورد سیاه‌چاله چنین اتفاقی رخ نمی‌دهد. تصویری که از سیاه‌چاله می‌بینید حتی در طیف مرئی هم قرار ندارد. بلکه تصویری رادیویی است که با طول‌موج‌های نور در یک بخش رادیویی ایجادشده است؛ بنابراین تفاوت بین امواج رادیویی و نور مرئی چیست؟ تفاوت آن‌ها در طول‌موج است.
امواج نور و امواج رادیویی هر دو از گروه امواج الکترومغناطیسی هستند. این امواج، به‌صورت هم‌زمان درنتیجه‌ی توزیع یک میدان الکتریکی متغیر در راستای یک میدان مغناطیسی متغیر به وجود می‌آیند. این امواج با سرعت نور حرکت می‌کنند. بااین‌حال، ازآنجاکه طول‌موج امواج رادیویی و نور مرئی متفاوت است، واکنش آن‌ها با مواد هم متفاوت است. اگر رادیوی خانگی خود را روشن کنید، می‌توانید سیگنال ایستگاه رادیویی در نزدیکی خانه‌ی خود را دریافت کنید. امواج رادیویی از دیوار عبور می‌کنند اما نور مرئی نمی‌تواند از دیوار عبور کند.
این مسئله برای تصاویر دریافتی هم صدق می‌کند. اگر نور مرئی از یک شیء به چشم شما برخورد کند می‌توانید آن را ببینید و از آن عکاسی کنید. سپس همان تصویر را روی مانیتور کامپیوتر نمایش دهید. دقیقاً این اتفاق برای تصاویر دریافتی از ماه رخ می‌دهد.
اما تصویر سیاه‌چاله با نور مرئی ثبت‌نشده است. بلکه تصویری رادیویی است. هر پیکسل موجود روی تصویر، نشان‌دهنده‌ی بخشی از یک طول‌موج رادیویی است. وقتی به بخش‌های نارنجی تصویر نگاه می‌کنید، نمایش رنگی کاذبی از طول‌موج را می‌بینید. بنابراین تصویر دریافتی از سیاه‌چاله‌ی اخیر، یک تصویر عادی نیست که بتوان با یک تلسکوپ معمولی به آن رسید؛ اما بازهم قدمی خارق‌العاده در علم نجوم محسوب می‌شود.
نکات بیشتر
افق رویداد سیاه‌چاله در نقطه‌ی سیاه‌رنگ قرارگرفته است (طبق عکس). مواد اطراف سیاه‌چاله دور آن می‌چرخند و درنهایت به داخل آن سقوط می‌کنند.
دانشمندان در سال۲۰۱۷ دو سیاه‌چاله‌ی کهکشان راه شیری و کهکشان ام۸۷ را رصد کردند؛ اما تصویری که در ابتدا در رسانه‌ها منتشر شد، متعلق به سیاه‌چاله‌ی کهکشان عظیم‌تر ام۸۷ بود. این بدیل است که آن‌ها تمام تلاش و تمرکزشان را به ثبت تصویر سیاه‌چاله‌ی ام۸۷ معطوف کردند؛ زیرا این سیاه‌چاله بسیار بزرگ‌تر است و اندک وضوح بیشتری دارد. تجمیع تمام داده‌ها برای ساخت یک تصویر، فرآیند بسیار پیچیده‌ای است، اما درنهایت تصویر سیاه‌چاله‌ی راه شیری نیز منتشر شد.
به دلیل چرخش، یک سمت تصویر روشن‌تر از بخش دیگر است و درخشان‌تر به نظر می‌رسد.
تصویر جدید با نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین سازگار است. دانشمندان امیدوارند در آینده‌ای نزدیک بتوانند افق رویداد را با وضوح بیشتری ثبت کنند. ثبت دقیق افق رویداد به همپوشانی نظریه‌ی نسبیت و کوانتوم کمک خواهد کرد.
باتوجه‌به تصویر می‌توان با اطمینان کامل وجود قرص برافزایشی را تأیید کرد. قرص برافزایشی به توده‌ی موادی گفته می‌شود که حول محور سیاه‌چاله می‌چرخند و به داخل آن کشیده می‌شوند.
برخلاف تصور، شایعه‌ی تولید سیاه‌چاله‌های کوچک در برخورددهنده‌ی هاردونی بزرگ صحت ندارد. انرژی موردنیاز برای ساخت سیاه‌چاله از توان برخورددهنده خارج است.
با این تصویر نمی‌توان نظریه‌ی تابش هاوکینگ را ثابت کرد. بر اساس این نظریه، علت تابش قرص سیاه‌چاله، آثار کوانتومی در نزدیکی افق رویداد است. اما این نظریه هنوز هم مبنای تئوری دارد و در عمل ثابت نشده است.
منبع: زومیت

افراد | Christopher Nolan | Kip Thorne

نجوم | کاوش‌های فضایی |

نظرات بینندگان
حسین جوادی
1398/2/5 12:25:52
روز بخیر شما خبر تلسکوپ افق رویداد را منتشر کردید. پیشنهاد می کنم مقاله زیر را نیز مطالعه فرمایید. بررسی مشاهده افق رویداد سیاهچاله و نتایج آن از دیدگاه نظریه سی پی اچ چکیده شاهکار هماهنگی انسان، ابزار و طبیعت در نخستین تصویر از افق رویداد سیاهچاله واقع در این کهکشان به نمایش گذاشته شد که آن را بزرگترین واقعه نجومی قرن نامیدند. این کهکشان جایگاه ویژه ای در تاریخ کیهان شناسی و برخورد نظریه های کیهان شناسی دارد. یک قرن بعد از کشف قانون گرانش توسط نیوتن، برای نخستین بار وجود سیاهچاله مطرح شد. تقریباً همزمان با ظهور نسبیت عام اینشتین و معادله سیاهچاله شوارتسشیلد، کهکشان فوق نظر ستاره شناسان را به خود جلب کرد. هنگامی که شواهد تجربی نشان داد جهان در حال گسترش است، دو نظریه بیگ بنگ و جهان پایدار در مقابل هم ایستادند و یکی از کانون های درگیری همین کهکشان بود که هنوز هم ادامه دارد. هر چند طرفداران بیگ بنگ مدعی پیروزی کامل هستند، اما هنوز حتی با مشاهده تصاویر افق رویداد سیاهچاله نتوانستند مشکل فوران ماده توسط سیاهچاله را حل کنند و طرفداران جهان پایدار را که یکی از آنها اینشتین بود کنار بزنند. اشکال اصلی در مشاهدات کیهانی نیست، مشکل واقعی ضعف معادلات کیهان شناختی است که نمی تواند دلیل و لحظه ی بیگ بنگ را توضیح دهند و برای هر دو طرف دعوا قابل تفسیر است. در این مقاله مبانی نظری و تجربی تشکیل سیاهچاله توضیح داده شده است. سپس زمینه های نظری و تجربی فرمولبندی معادلات کیهان شناختی اینشتین و فریدمن بیان شده و نقش این معادلات همراه با مشاهدات کیهانی در پیدایش دو نظریه بیگ بنگ و جهان پایدار تشریح گردیده است. آنگاه با بازنگری معادله کیهان شناختی فریدمن، دلیل و مکانیزم انفجار سیاهچاله بیان شده و خواهیم دید که دو نظریه بیگ بنگ و جهان پایدار با کمی تعدیل قابلیت سازگاری دارند و با استفاده از این رویکرد جدید، می توان برخی از مشکلات کیهان شناختی را نیز برطرف کرد. http://gsjournal.net/Science-Journals/Research%20Papers/View/7726 https://www.researchgate.net/publication/332621172_brrsy_mshahdh_afq_rwydad_syahchalh_w_ntayj_an_az_dydgah_nzryh_sy_py_ach
اقلین
1398/6/1 20:07:46
سلام هر چا خاک بار به سیاه چاله است گیاه شناسی دارو ابن سینا داروگیاهی .. گیاه تقیر در اقلین
نظر شما
اخبار مرتبط

کشف یک سیاه‌چاله‌ عظیم‌تر از خورشید در کهکشان راه شیری

1397/12/15
ستاره شناسان دانشگاه کیئو (Keio University) ژاپن اخیراً موفق به شناسایی یک سیاه‌چاله عظیم در میان ابرهای میان ستاره‌ای کهکشان راه شیری شده‌اند. به گفته ستاره‌شناسان این سیاه‌چاله ۳۰ هزار...

استفاده از سیاه‌چاله‌ها برای سفرهای بین ستاره‌ای ممکن است

1398/01/25
دانشمندان اخیراً در این اندیشه‌اند که با استفاده از انرژی گرانشی سیاه‌چاله‌ها بتوانند سفرهای بین ستاره‌ای را ممکن سازند. فضاپیماهای حال حاضر فاقد ظرفیت و چنین انرژی هستند، بر همین اساس...

بالاخره سیاهچاله‌ها از سایه بیرون آمدند!

1398/01/21
برای اولین باردر تاریخ بشریت یکی از اجرام گریزپای کیهانی به تصویر کشیده شد. جرم مرموزی که ده‌ها سال از چشم انسان پنهان بود. این تصویر حال چندین سال همکاری بین‌المللی است.این سیاهچاله در...

پربازدیدکننده ترین خبر

سرمایه‌گذاری بوئینگ در ویرجین گلکتیک

شرکت بوئینگ (Boeing) اخیرا اعلام کرد که قرار است یک سرمایه‌گذاری کوچک اما راهبردی در شرکت توریسم فضایی ویرجین گلکتیک (Virgin Galactic) داشته باشد. تیم سرمایه‌گذاری بوئینگ هورایزن ایکس (Boeing HorizonX Ventures) پس از ادغام ویجرین گلکتیک با شرکت هدوسوفیا (Social Capital Hedosophia) مبلغ ۲۰ میلیون دلار در این شرکت سرمایه‌گذاری می‌کند. این دو شرکت در یک بیانیه مشترک اعلام کردند که «با یکدیگر برای گسترش دسترسی تجاری به فضا و انتقال فناوری‌های جهانی حمل و نقل همکاری می‌کنند.» البته جزئیات زیادی در مورد این برنامه‌ها منتشر نشده است. هر دو شرکت علاقه‌مندی خود را به انتقال سریع مسافرین نشان داده‌اند، ضمن اینکه ویرجین گلکتیک به کاهش قابل توجه زمان جابجایی در حمل و نقل‌های فراصوت و ماوراء صوت اشاره کرد که فعالیت در این دو زمینه از برنامه‌های آتی این شرکت می‌باشد.