دوره آنلاین مبانی نجوم

منوی اصلی

هیچ محصولی در سبد خرید نیست.

کلیک کن

داستان سیاه‌چاله ۷

داستان سیاه‌چاله

«بودن، یا نبودن: مسأله این است.
آیا شایسته‌تر آن است که به تیر و تازیانه‌ی تقدیر ِ جفاپیشه تن دردهیم،
یا این که سازوبرگ نبرد برداشته، به جنگ مشکلات ِ فراوان رویم
تا آن دشواری‌ها را ز میان برداریم؟
مردن، آسودن ـ سرانجام همین است و بس؟ … »

از نمایش‌نامه‌ی هملت اثر شکسپیر

مهم این است که اخترشناسان میان مسأله‌ی دیدن یا ندیدن، برای سیاه‌چاله، دیدن را برگزیدند.

جسمی که براساس سرشت طبیعی‌اش دیده نمی‌شود را چگونه می‌توان دید؟ ستاره‌شناسان انتخاب کردند که آن را ببینند و در این راه دشواری‌های فراوان را به‌جای آسوده نشستن برگزیدند تا توانستند پس از یک مسیر پرپیچ و خم و طولانی، آن‌چه را نادیدنی است ثبت کنند.

این میوه‌ی شیرین در بهار ۱۳۹۸ زمانی از درخت تناور اخترشناسان چیده شد که نخستین عکس مستقیم از سیاه‌چاله‌ی مرکز کهکشان M87 منتشر شد. عکسی ساده به‌سان حلقه‌ای دونات مانند به رنگ نارنجی که همه‌ی جهان نجوم را به پایکوبی واداشت. هرچند همین عکس هم خود ِ سیاه‌چاله را نشان نمی‌دهد و به عبارتی سایه‌ی آن را به ما نشان می‌دهد، اما ارزشش همچون عکس مستقیم سیاه‌چاله است. در واقع به غیر از این نمی‌توان عکسی از یک سیاه‌چاله ثبت کرد.

نخستین عکس از سیاه‌چاله
نخستین عکس از سیاه‌چاله

دومین میوه‌ی شیرین این درخت هم هنگامی در تابستان ۱۴۰۱ به دست اخترشناسان رسید که عکس سیاه‌چاله مرکز کهکشان خودمان منتشر شد.

اخترشناسان برای آشکارسازی مستقیم سیاه‌چاله‌ها همواره با چالش‌های بسیار بزرگی مواجه بودند. مهمترین آن‌ها دو ویژگی سیاه‌چاله است که باعث می‌شود چهره به ما نشان ندهد. یکی و مهمتر از همه این‌که تاریک است. این سرشت طبیعی‌اش است که نوری از آن نه خارج می‌شود و نه می‌تواند بازتاب کند؛ پس دیده نخواهد شد. چالش دوم این است که بسیار کوچک هستند. سیاه‌چاله‌های ستاره‌گون (جرم‌ستاره‌ای) که در بزرگترین اندازه‌شان از یک کره‌ی چند کیلومتری تجاوز نمی‌کنند! سیاه‌چاله‌های میان‌جرم تا چند ده یا چند صد کیلومتر خواهند بود و قطر سیاه‌چاله‌های فوق سینگین (ابرسیاه‌چاله‌ها) موجود در مرکز کهکشان‌ها هم در نهایت کسری از یک واحد نجومی خواهد بود.

با وجود چنین مشکلات بزرگ بر سر راه اخترشناسان اما این مردم مسأله‌ی مشکل و دشوار ِ دیدن را در مقابل ندیدن انتخاب کردند. راهی بسیار سخت و پرفراز و نشیب که پیمودن آن نه با یک نفر و چند نفر و ده نفر؛ که حتا یک کشور و دو کشور، امکان‌پذیر نبود. بلکه برای عبور از این مسیر تا رسیدن به تصویر سیاه‌چاله‌ها؛ اجتماعی از صدها متخصص، مهندس، تکنسین، منجم، کاردان و انسان کاربلد در چندین کشور و در سراسر جهان نیاز بود.

آری این تصویر به ظاهر ساده‌ی دونات ِ نارنجی که برخی ناآگاهان به طعنه گفتند کاری نداشت، کودک ما هم می‌توانست آن‌را بکشد! نتیجه‌ی کار هماهنگ و منسجم چنین اجتماعی از مردم است که در طول چند سال تلاش به انجام رسانده‌اند. حال برخی مردم و بعضی افکار تصور می‌کنند می‌توانند به تنهایی و در انزوای بین‌المللی به چنین دستاوردهایی برسند، در خیالی موهوم به‌سر می‌برند.

از آن جهت که سیاه‌چاله‌ها بسیار کوچک هستند، برای آشکارسازی‌شان نیاز به قدرت (توان) تفکیک بسیار بالایی هست. برای افزایش توان تفکیک تلسکوپ‌ها باید قطر دهانه‌ی تلسکوپ‌ها را افزایش داد. با توجه به تلسکوپ‌های نوری موجود و حتا آن‌هایی که در آینده‌ای نزدیک به کار می‌افتند؛ امکان آشکارسازی توسط این دسته از تلسکوپ‌ها فراهم نیست. از طرفی اگر بخواهیم سراغ بزرگترین سیاه‌چاله‌های موجود در مرکز کهکشان‌ها برویم، در پس پرده‌هایی از غبارهای کهکشانی در مرکز کهکشان‌ها خفته‌اند. چه کهکشان خودمان باشد و چه کهکشان‌های دیگر. البته احتمال کمتر بودن ضخامت غبارها در امتداد دیدمان برای مرکز کهکشان‌های دیگر بیشتر از مرکز کهکشان خودمان است.

اخترشناسان دو هدف را برای شکار نخستین عکس سیاه‌چاله برگزیدند: مرکز کهکشان خودمان و مرکز کهکشان M87‌ . اولی چون نزدیکترین به ماست (در بین ابرسیاه‌چاله‌های موجود) و دومی چون بسیار بزرگتر است و کهکشان‌اش هم به نسبت کهکشان‌های مارپیچی نزدیکتر، غبار کمتری در خود دارد.

اما همین دو هدف هم برای آشکارسازی نیاز به تلسکوپ‌های فوق‌العاده بزرگ دارند. آشکارسازی سیاه‌چاله‌های عظیم نهفته در مرکز این دو کهکشان مانند این است که بخواهیم یک شیرینی دونات معمولی را بر سطح ماه آشکار کنیم!

یک راه حل برای افزایش قدرت تفکیک، ایجاد تداخل‌سنجی با استفاده از چند تلسکوپ است. اما در زمان کنونی این روش هم با تلسکوپ‌های نوری امکان‌پذیر نیست. بهترین و شاید تنها گزینه‌ی موجود نجوم رادیویی و استفاده از تداخل‌سنجی رادیویی با چندین تلسکوپ رادیویی است. ولی چون موج‌های رادیویی طول موج‌های بزرگی دارند، برای به دست آوردن توان تفکیک لازم برای شکار آن حلقه‌ی دونات بر سطح ماه باید قطر چنین رادیوتلسکوپی هم‌اندازه با قطر کره زمین باشد!

خوشبختانه ایجاد چنین رادیوتلسکوپ بزرگی با کمک روش تداخل‌سنجی رادیویی امکان‌پذیر است. اما نه به سادگی، بلکه بسیار دشوار همان‌طور که هملت به آن اشاره کرد. شاید انتخاب دیدن به جای ندیدن به همان اندازه‌ی بودن به جای نبودن دشوار و سخت باشد.

برای این کار باید چند رادیوتلسکوپ در نقاط مختلف کره‌ی زمین قرار داشته باشد: بالا، پایین، مرکز، راست و چپ کره‌ی زمین. تا با دریافت همزمان و ترکیب تداخلی امواج رادیویی دریافت شده از هدف بتوان به توان تفکیک لازم دست پیدا کرد. هرچه فاصله و تعداد رادیوتلسکوپ‌ها بیشتر باشد، جزئیات بیشتری قابل آشکارسازی خواهد بود.

بر همین اساس اخترشناسان از رادیوتلسکوپ‌های موجود در سراسر جهان در یک همکاری جهانی و اجتماعی استفاده کردند. نام این سامانه‌ی رادیوتلسکوپی بسیار بزرگ را تلسکوپ افق رویداد گذاشتند. می‌دانیم که افق رویداد نام مرز یک سیاه‌چاله است که به نام شعاع شوارتزشیلد هم معروف است. با فعال شدن تلسکوپ افق رویداد و انجام عملیات بسیار پیچیده‌ی داده‌برداری از سیاه‌چاله‌های هدف، اخترشناسان و مهندسین و تکنسین‌های همکار توانستند اطلاعات و داده‌های رادیویی لازم را در سال ۱۳۹۶ از آن‌ها دریافت کنند.

اما کار به این‌جا ختم نشد. بخش بسیار پیچیده و بزرگی از کار برای رسیدن به تصویر مطلوب از سیاه‌چاله‌ها باقی مانده است: ترکیب و تحلیل چندین ترابایت داده‌های دریافت شده از رادیوتلسکوپ‌ها و استخراج تصویری قابل قبول از سیاه‌چاله‌ها. این فرآیند حدود دو سال به طول انجامید و سرانجام در فروردین ۱۳۹۸ نخستین تصویر از سیاه‌چاله‌ی خفته در مرکز کهکشان M87 را منتشر کردند.

آن زمان وضعیت غبارهای موجود در خط دید تا سیاه‌چاله‌ی مرکزی راه‌شیری، به گونه‌ای بود که داده‌های به دست آمده از آن مطلوب و رضایت‌بخش نبود. اولین عکس‌ها از سیاه‌چاله‌ی مرکز راه‌شیری در تابستان ۱۴۰۱ منتشر شد.

عکس سیاه‌چاله مرکز راه‌شیری
سایه‌ای از سیاه‌چاله مرکز راه‌شیری

و بدین‌سان بالاخره اخترشناسان با اطمینان از حضور و وجود سیاه‌چاله‌های فوق سنگین در مرکز این دو کهکشان صحبت می‌کنند. فکر کنم من هم باید داستان سیاه‌چاله‌ها را این‌جا به پایان برسانم، هرچند که ماجرای این اجسام شگفت‌انگیز کیهانی، تمام‌شدنی نیست و همچنان ادامه دارد … .

محمد همایونی
چهارشنبه ۲۸ دی ۱۴۰۱

محمد همایونی
کارشناس و مدرس نجوم هستم و اعتقاد دارم که «یک ستاره شناس این جهان را مکانی زیباتر برای زندگی می‌بیند!» و جهت ترویج آن فعالیت می‌کنم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دوره آنلاین مبانی نجوم