نوشته‌ها

تصویر سیاه چاله در مرکز کهکشان M87

انتشار نخستین تصویر واقعی از یک سیاه چاله

انتشار نخستین تصویر از یک سیاه‌چاله

تعداد بازدید: 433

این صفحه در حال به روزرسانی است…

شبیه سازی نخستین تصویر سیاه چاله

امتیاز تصویر از: BRONZWAER, DAVELAAR, MOSCIBRODZKA AND FALCKE/RADBOUD UNIVERSITY

شبیه‌سازی اولیه از نخستین تصویر احتمالی از افق رویداد سیاه‌چاله‌های ابرسنگین در مرکز کهکشان

 

پروژه تلسکوپ رادیویی «افق رویداد» (EHT)، یک طرح بین المللی است که با متصل کردن چندین تلسکوپ رادیویی در سراسر کره زمین، قصد دارد اولین تصویرها را به صورت مستقیم از لبه‌ی سیاه‌چاله‌ها ثبت کند.

قرار است در کنفرانس‌های خبری‌ای که به صورت همزمان در کشورهای بلژیک، دانمارک، امریکا، چین و تایوان، برگذار می‌شوند؛ اولین نتایج این پژوهش منتشر شود. این کنفرانس‌ها روز چهارشنبه ۲۱ فروردین ۱۳۹۸ ساعت ۱۷:۳۰ به وقت تهران برگذار می‌شوند.

اخترشناسان برای آن‌که بتوانند به قدرت تفکیک بسیار بالا دست یابند، تلسکوپ‌های رادیویی زیادی را در سراسر کره زمین، با هم ترکیب می‌کنند تا خروجی آن‌ها همچون خروجی یک تلسکوپ رادیویی به قطر کره زمین باشد. منتظر هستیم که در این کنفرانس خبری، نتایج به دست آمده از دو سیاه‌چاله ابرسنگین در مرکز کهکشان راه شیری و کهکشان M87 را منتشر کنند. به احتمال بسیار زیاد باید منتظر نتایج هیجان انگیزی باشیم که تلسکوپ رادیویی افق رویداد، چنین پوشش خبری بزرگی را برای آن تدارک دیده است.


مقاله مرتبط: ۷ نکته از سیاه‌چاله‌ها


برای دیدن این کنفرانس‌های خبری به صورت زنده می‌توانید به یکی از لینک‌های زیر مراجعه کنید:

سایت رسمی تلسکوپ افق رویداد

رصدخانه جنوبی اروپا

 


و بالاخره انتظارها به پایان رسید

و اولین تصویر از یک سیاه‌چاله و افق رویدادش که به صورت مستقیم و واقعی توسط بشر ثبت شده است، منتشر شد:

سیاه چاله ابرپرجرم در مرکز کهکشان M87

اولین تصویر مستقیم از سیاه چاله مرکزی کهکشان M87 ـ امتیاز تصویر: EHT Collaboration

تصویر فوق در کنفرانس خبری‌ای که عصر روز چهارشنبه ۲۱ فروردین ۱۳۹۸ (به وقت تهران) برگذار شد، به عنوان اولین عکس ثبت شده توسط بشر از افق رویداد و سایه‌ی یک سیاه چاله منتشر شد. این عکس توسط مجموعه تلسکوپ‌های رادیویی به نام «افق رویداد» ثبت شده است.

این‌جا مرکز کهکشان عظیم M87 در فاصله ۵۵ میلیون سال نوری از زمین است و این سیاه‌چاله‌ی ابرسنگین، ۶٫۵ میلیارد برابر جرم خورشید را در خود جای داده است. قطر سیاه چاله کمتر از ۴۰ میلیارد کیلومتر تخمین زده شده است که حدود ۲٫۵ مرتبه کوچکتر از آن قرص سیاه رنگ مرکزی است که به نام سایه‌ی سیاه‌چاله معرفی شده است.

فکر نکنید که ۴۰ میلیارد کیلومتر عدد بزرگی است. در واقع چیزی که تلسکوپ افق رویداد توانسته تفکیک و آشکار کند، مثل این است که بخواد یک کارت بانکی را بر سطح کره ماه و از روی زمین مشاهده کند!!

مقایسه اندازه سیاه چاله مرکزیدر M78

مقایسه اندازه سیاه چاله مرکزی در M78

به گفته‌ی یکی از مدیران تلسکوپ افق رویداد، این عکس شاهکاری استثنایی از همکاری علمی بیش از ۲۰۰ پژوهشگر در سراسر جهان است!

کهکشان بیضوی M87

کهکشان M87 ـ امتیاز تصویر: ESO

 

 

نویسنده: محمد همایونی

 

 

شبیه سازی سیاه چاله

سیاه چاله چیست؟

شاید شگفت‌انگیزترین اجرام کیهانی سیاه چاله‌ها باشند. یک سیاه چاله با نیروی گرانش بسیار عظیمش هر چیزی را به درون خود می‌بلعد، و هیچ چیزی حتی نور قادر به فرار از آن نیست. در این مقاله کوتاه با این اجرام آسمانی عجیب آشنا می‌شویم.

تصویر خیالی از سیاه چاله

سیاه چاله

گرانش: نیروی اصلی

اصلی‌ترین و کلیدی‌ترین نیرویی که در یک ستاره اثر می‌گذارد نیروی گرانش است. درواقع این نیرو است که باعث ایجاد و شکل‌گیری ستاره می‌شود، سیر تحول و زندگی ستاره را کنترل می‌کند و در نهایت هم نوع مرگ یا مراحل پایانی عمر آن ستاره را مشخص می‌کند. البته این نیرو بستگی مستقیم به جرم ستاره دارد، یعنی به مقدار ماده‌ای که ستاره را ساخته است. به همین علت در بررسی تحولات ستاره‌ای، طبقه‌بندی ستارگان براساس جرم آن‌ها انجام می‌شود که جرم آن‌ها هم برپایه جرم خورشید بیان می‌شود.

ستارگانی که جرم آن‌ها بسیار زیاد است و بیش از ۲۰ برابر خورشید جرم دارند، عمر بسیار کوتاهی دارند و در آخر با یک انفجار مهیب ابرنواختری، به زندگی خود خاتمه می‌دهند. در اثر این انفجار مقدار بسیار زیادی از ماده ستاره به فضا پرتاب می‌شود و فقط هسته کوچکی از ستاره باقی خواهد ماند. برای چنین ستارگان بزرگی، جرم این کره باقی‌مانده بیش از ۳ برابر جرم خورشید خواهد بود. از طرفی این کره هنگام انفجار ابرنواختری و پس از آن دچار یک رُمبش (فروریزش) شدیدی می‌شود که قطر آن را به کمتر از ۱۰ کیلومتر می‌رساند. وجود چنین جرم زیادی در یک حجم بسیار کوچک باعث می‌شود نیروی جاذبه (گرانش) آن بسیار قوی و شدید شود. در این حال نیروی گرانش به قدری زیاد می‌شود که حتی نور هم توان جدا شدن از سطح آن را نخواهد داشت. چنین جسمی یک سیاه چاله است.

نیروی گرانش در ستاره

نیروی گرانش

سرعت فرار

توضیح بیشتر این‌که، هر جسمی با توجه به جرم و تراکمی که در خود دارد نیروی جاذبه خاصی را ایجاد می‌کند. این نیروی جاذبه (گرانش) اجسام مجاورش را به سمت آن جذب می‌کند. مثلا زمین به همه اجسام مجاورش نیروی جاذبه مشخصی وارد می‌کند و آن‌ها را به سمت خودش می‌کشد. حال اگر بخواهیم یک جسم کوچکی را مثلا یک توپ را از سطح زمین دور کنیم باید آن را به بالا پرتاب کنیم. تجربه کرده‌اید که هر چه قدرت شما در پرتاب بیشتر باشد، توپ سرعت بیشتری می‌گیرد و به ارتفاع بالاتری از زمین می‌رسد. حال اگر سرعتی که به توپ می‌دهید آن‌قدر زیاد باشد که توپ از سطح زمین به قدری بالا رود که دیگر برنگردد، توپ از قید گرانش زمین فرار می‌کند.

به این سرعت مورد نیاز، سرعت فرار از سطح زمین گفته می‌شود که فقط بستگی به اندازه و جرم زمین دارد. به عنوان مثلا سرعت فرار از سطح زمین در منطقه استوا، برابر ۱۱/۲ کیلومتر بر ثانیه است (کمی بیش از ۴۰٫۰۰۰ کیلومتر بر ساعت!!) . اگر جسم مرکزی که در این‌جا کره زمین است، متراکم‌تر (چگال‌تر) و پرجرم‌تر باشد، این سرعت فرار بیشتر خواهد بود. سرعت فرار از سطح خورشید به مراتب بیش از زمین و سرعت فرار از سطح ماه خیلی کمتر از زمین است.

سرعت فرار از سطح زمین

سرعت فرار از زمین

به موضوع اصلی برگردیم که سیاه چاله بود. در واقع در یک سیاه چاله قدرت نیروی گرانش در سطح آن به قدری زیاد و عظیم است که سرعت فرار از سطح آن بیش از سرعت نور شده است. در نتیجه هیچ جسم یا علامتی قدرت فرار از سطح آن را نخواهد داشت. حتی نور هم نخواهد توانست از سطح آن فرار کند. چرا که بیشترین سرعتی که در طبیعت می‌توان به دست آورد، سرعت نور است.

 

مقاله مرتبط: «۷ نکته از سیاه‌چاله‌ها»

 

افق رویداد

البته وضع این طور نیست که سیاه چاله‌ها مثل یک جاروبرقی باشند که همه چیز را به درون خود می‌مکند. بلکه اگر ماده و جسمی به فاصله خاصی از مرکز آن برسد، در دام گرانش آن خواهد افتاد. این فاصله (یا شعاع) بستگی مستقیم به جرم سیاه چاله دارد و به «شعاع شوارتزشیلد» معروف است و سطحی که پیرامون آن در این شعاع قرار دارد «افق رویداد» نام دارد. مثلا اگر خورشید می‌توانست به یک سیاه چاله تبدیل شود، شعاع شوارتزشیلد آن ۳ کیلومتر می‌شد. و اگر جرم یک سیاه چاله ۱۰ برابر خورشید باشد، شعاع افق رویداد آن ۳۰ کیلومتر خواهد بود.

در فاصله‌های دورتر از افق رویداد، اتفاقی برسر اجسام نمی‌افتد مگر این‌که در یک مسیر مارپیچی در جهت جذب سیاه چاله باشد. ما از درون افق رویداد هیچ اطلاعی نداریم، چون هیچ علامتی وجود ندارد که از آن به بیرون نفوذ کند. فقط بر اساس مدل‌های ریاضی‌ای که براساس نسبیت عام و مکانیک کوانتومی بنا شده‌اند، می‌توانیم حدس بزنیم که در آن داخل چه خبرهایی هست.

تصویر خیالی از سیاه چاله

سیاه چاله

سیاه چاله‌های بسیار پرجرم

البته سیاه چاله‌هایی که فرآیند ایجادشان را توصیف کردیم، فقط یک نوع از سیاه چاله‌ها هستند. انواع دیگری از آن‌ها در کیهان موجود است که معروف‌ترین آن‌ها سیاه چاله‌های بسیارپرجرم در مرکز کهکشان‌های مارپیچی و بیضوی هستند. برخی از دانشمندان در اواخر قرن بیستم حدس می‌زدند که در مرکز برخی از کهکشان‌ها سیاه چاله‌های بسیار بزرگ وجود دارد. اکنون مطمئن هستیم که در مرکز کهکشان خودمان (راه شیری) یک سیاه چاله بسیار پرجرمی وجود دارد که حدود ۴/۳ میلیون برابر خورشید جرم دارد و در فضایی کمتر از مدار سیاره عطارد محصور است! حتی در مرکز برخی از کهکشان‌های دیگر سیاه چاله‌هایی با جرم‌های چند میلیارد برابر خورشید هم کشف شده است. سازوکار تشکیل این سیاه چاله‌های عظیم، غیر از آن چیزی است که در بالا توصیف شد.

 

سوالات بسیار

آیا سیاه چاله‌ای رصد و مشاهده شده است؟

اگر آن‌ها تاریکند پس چطور مشاهده می‌شوند؟

اگر به داخل آن‌ها سقوط کنیم، چه اتفاقی می‌افتد؟ چه چیزی مشاهده خواهیم کرد؟ آیا فضای بیرون را می‌بینیم؟ چه می‌بینیم؟

ماده در درون سیاه چاله چه می‌شود؟

انواع سیاه چاله‌ها چیست؟

اگر زمین از نزدیکی یک سیاه چاله عبور کند، چه می‌شود؟

این‌ها نمونه سوالات زیادی است که در خصوص سیاه چاله‌ها مطرح است و برای آن‌ها جواب‌های کاملی وجود دارد. می‌توانید جواب آن‌ها را در مقالات بخش اعضای ویژه سایت مطالعه کنید.

 

نویسنده:

محمد همایونی