افق رویداد سیاهچاله؛ در خروجی جهان ما

بيگ بنگ/ اگر يک جسم به داخل سياهچاله سقوط کند براي هميشه گم مي شود، شيپ دوئلمن معاون دانشگاه MIT هيستون و محقق مرتبط با مشاهدات رصدخانه اختر فيزيک اسميتسونيان مي گويد :« سياهچاله ها يک در خروجي از جهان ما هستند، در واقع شما از دري بيرون مي رويد که ديگر باز نمي گرديد.» اين تصوير اشعه ايکس منتشر شده از کمان قوس a را نشان مي دهد. تصوير شامل اشعه ايکس چاندرا به رنگ آبي و مادون قرمز ساطع شده از هابل به رنگ زرد است. اشعه ايکس ساطع شده از گاز گرم توسط سياهچاله گير افتاده و به داخل کشيده مي شود. اين تصوير اشعه ايکس منتشر شده از کمان قوس a را نشان مي دهد. تصوير شامل اشعه ايکس چاندرا به رنگ آبي و مادون قرمز ساطع شده از هابل به رنگ زرد است. اشعه ايکس ساطع شده از گاز گرم توسط سياهچاله گير افتاده و به داخل کشيده مي شود. به گزارش بيگ بنگ، سياهچاله هاي غول پيکر خشن ترين اجرامي هستند که توسط نظريه گرانش اينشتين پيش بيني شده اند- بر طبق گفته دوئلمن “گرانش جوري عمل مي کند تا بلا استفاده شود تا در نهايت جرم بسيار بزرگي را در خود فشرده کند.” در سپتامبر ۲۰۱۲ يک تيم بين المللي از دانشمندان MIT، تابش يک سياهچاله را در مرکز يک کهکشان دور اندازه گيري کردند. اين نهايت فاصله اي است که ماده قبل از کشيده شدن غيرقابل بازگشت به داخل يک سياهچاله پر جرم مي تواند به آن نزديک شود. سياهچاله هاي اين چنيني که اکثر در مرکز کهکشان ها وجود دارند بسيار قدرتمند هستند و فعاليت در مرزهاي افق رويداد آنها مي تواند در سراسر کهکشان هاي ميزبان ايجاد موج کند. دانشمندان براي مشاهده ي سياهچاله ها آنتن هاي راديويي در هاوايي آريزونا و کاليفورنيا را براي ايجاد آرايه اي که تلسکوپ افق رويداد(EHT) ناميده مي شود، به هم مرتبط کردند، اين آرايه ۲۰۰۰ برابر بهتر از هابل جزئيات سياهچاله ها را مشاهده کند. اين آنتن هاي راديويي به روي M87 کهکشاني که در فاصله ي ۵۰ ميليون سال نوري از ما قرار دارد، آزمايش شدند. اين کهکشان بندرگاه سياهچاله اي با جرم شش ميليارد برابر خورشيد ما است، با استفاده از اين آرايه تيم تحقيقاتي يک درخشش ماده در نزديکي لبه سياهچاله ناحيه اي که بنام افق رويداد شناخته مي شود مشاهده کردند. در لبه سياهچاله ،نيروي گرانش بسيار قوي است و همه چيز از طراف را به داخل خود مي کشد، در هر حال هر چيزي از فشار داخلي افق رويداد نمي تواند وارد سياهچاله شود. نتيجه اين است که ترافيک کيهاني ماده، گاز و گرد و غبار، ديسکي مسطح از ماده مي سازند که بنام ديسک شتاب دار معروف است. ديسک ماده با سرعتي نزديک به سرعت نور به دور سياهچاله مي چرخد و بطور پيوسته سياهچاله را با يک رژيم غذايي از ماده بسيار گرم تغذيه مي کند، در طول زمان اين ديسک مي تواند سبب شود که سياهچاله در جهت مخالف ماده بچرخد. ميدان هاي مغناطيسي در اين جريان فزاينده گرفتار مي شوند ،که به ماده گرم با پرتوهاي قدرتمند بالاي ديسک شتاب مي دهند. در نتيجه سرعت جت ها سياهچاله بالا مي رود و سياهچاله ديسک را با سرعت بالا به بيرون پرتاب مي کند و در طول صدها يا هزاران سال گسترش مي يابد. اين رويداد مي تواند روي فرآيندهاي کيهاني از جمله شکل گيري ستاره ها تاثير گذار باشد. مسير جت ها به دانشمندان کمک مي کند تا به مکانيک حرکت سياهچاله ها در ناحيه اي که گرانش غلبه دارد پي ببرند. محيط هاي افراطي براي تاييد نظريه نسبيت اينشتين کافي ميباشد، نظريه اينشتين در موارد ميدان هاي کوچکتر گرانشي مانند، زمين و منظومه شمسي تاييد شده است، اما دقيقا در يک نقطه از جهان يعني در افق رويداد سياهچاله ها تاييد نشده است و قوانين آن را در هم مي شکند. بر طبق نظريه اينشتين چرخش سياهچاله تعيين مي کند که ماده نزديک آن چگونه مي تواند قبل از بي ثبات شدن و افتادن در افق رويداد سياهچاله بچرخد. به دليل اينکه جت هاي منتشر شده کهکشان M87 بطور مغناطيسي چرخش هاي کوچکي ايجاد مي کنند، ستاره شناسان مي توانند چرخش سياهچاله را به وسيله ي جت هايي که آن را ترک مي کنند اندازه گيري کنند. در اين تصوير منطقه ي کمان اي يک منبع قوي امواج راديويي و سياهچاله ي پرجرمش که در نزديکي مرکز کهکشان راه شيري قرار دارد را مشاهده مي کنيد. تيم تحقيقاتي از تکنيکي استفاده کرد که به آن تداخل خط مبناي بسيار بلند يا VLBI مي گويد که داده هاي ديش هاي راديويي که مايلها از هم دور هستند را به هم مرتبط مي سازد. سيگنال ها از ديش هاي متفاوت، يک تلسکوپ مجازي ايجاد مي کنند و با رفع قدرت سيگنال تلسکوپ، داده ها را دريافت مي کنند. اين تکنيک دانشمندان را قادر مي سازد که کهکشان هاي دور را با جزئيات بي سابقه اي مشاهده کنند. دانشمندان اندازه گيري دروني چرخش ديسک شتابدار که تنها ۵٫۵ برابر اندازه افق رويداد سياهچاله است انجام دادند. بر طبق قوانين فيزيک اين اندازه گيري پيشنهاد مي دهد که ديسک شتابدار در چند جهت به دور سياهچاله مي چرخد. اولين جهت مشاهده براي تاييد تئوري اينکه چگونه سياهچاله از مرکز کهکشان به جت ها نيرو مي دهد انجام گرفت، اين نتايج به دانشمندن کمک کرد که رفتار جت هاي منتشر شده سياهچاله ها را درک کنند، البته اساس طبيعت جت ها هنوز يک رمز و راز است. بسياري از اختر فيزيکدانان تصور مي کنند که جت ها با قدرت چرخش سياهچاله ها نيرو مي گيرند، اما هنوز در محدوده يک تئوري باقي مانده است، اين اولين مشاهده براي ارائه اين ايده براساس مشاهدات دقيق است. اين مشاهدات همچنين نتيجه يکي از بزرگترين تحقيقاتي است که تاکنون توسط تلسکوپ فضايي چاندرا در سال ۲۰۱۴ پردازش شده است. چاندرا در طول پنج هفته بهترين مشاهدات را براي به دام انداختن اشعه ايکس يا هر اثري از گازهاي چندين ميليون درجه اي شناور به دور سياهچاله اي در منطقه ي کمان اي (Sagittarius A*) که جرمي برابر ۴ ميليون برابر خورشيد دارد، انجام داد. مشاهدات منطقه ي کمان اي که در فاصله ي ۲۶۰ هزار سال نوري از زمين واقع شده، نشان مي دهد که چگونه ماده به دور سياهچاله جريان دارد و کمتر از يک درصد ماده در ابتداي گرانش سياهچاله به افق رويداد مي رسند. زيرا بيشتر ماده در نتيجه انتشار اشعه ايکس ساطع شده در کمان اي همانند بسياري از سياهچاله هاي غول پيکر بطور قابل توجهي به بيرون منتشر مي شوند. اين تحقيق علمي مي تواند به درک بيشتر افق رويداد سياهچاله ي (Sagittarius A*) در برابر پس زدن ماده درخشان و نيز تاثير مدار ستارگان و ورود ابرهاي گازي به داخل يا بيرون سياهچاله ها کمک کند. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد