نوشته‌ها

میدان مغناطیسی سیاهچاله کهکشان M87 رصد شد!

* تصویربرداری از سیاهچاله

سیاهچاله ها اجرامی هستند که به خاطر گرانش بسیار شدیدی که دارند، اجازه ی فرار اجرامی که فراتر از افق رویداد آن ها بروند را نمی دهند. حتی نور اگر فراتر از افق رویداد رود، راه بازگشتی نخواهد داشت. بنابراین تصویربرداری از آن کار بسیار مشکلی است. این بار میدان مغناطیسی سیاهچاله به نمایش در آمد.

در ۱۰ آوریل سال ۲۰۱۹، تلسکوپ رادیویی افق رویداد توانست از دیسک داغ و درخشان اطراف سیاهچاله ی کهکشان M87 تصویربرداری کند. تلسکوپ افق رویداد از هشت تلسکوپ رادیویی در سرتاسر زمین تشکیل شده است تا بتواند مانند یک تلسکوپ بسیار بزرگ -به اندازه زمین- فضای اطراف سیاهچاله های غول پیکر و پرجرم را رصد کند. این تلشکوپ ها از آمریکا تا مکزیک و شیلی و قطب جنوب کشیده شده اند.

 

سیاهچاله M87

اولین تصویر از سیاهچاله M87 که توسط تلسکوپ افق رویداد رصد شد.

 

* خطوط میدان مغناطیسی سیاهچاله

به دنبال انتشار این عکس، دانشمندان در پی دست یافتن به تصاویر جدیدتر و با جزئیات بیشتر از سیاهچاله بودند. تقریبا بعد از دو سال تصویری از سیاهچاله مرکزی کهکشان M87 منتشر شد که نحوه ی رفتار میدان مغناطیسی را در نزدیک سیاهچاله مشخص می کند. این نمای جدید از سیاهچاله نشان می دهد که امواج نور قطبیده چگونه به نظر می رسند.

امواج عرضی (مانند نور) خاصیتی به نام قطبش دارند که جهت هندسی نوسانات را مشخص می کند. یک موج الکترومغناطیسی از یک میدان الکتریکی نوسانی و یک میدان مغناطیسی که عمود بر هم هستند، تشکیل شده اند. در واقع قطبش امواج الکترومغناطیسی به جهت میدان الکتریکی اشاره دارد. ارتعاشات در نور قطبیده در یک صفحه اتفاق می افتد. در حالیکه در امواج غیرقطبیده در بیش از یک صفحه در حال ارتعاش هستند.

در تصویر سیاهچاله امواج نور قطبیده در مقایسه با نور غیرقطبیده، جهت و روشنایی متفاوتی دارند. مانند نحوه قطبش نور در بعضی از عینک های آفتابی، نور هنگام انتشار در مناطق گرم و مغناطیسی فضا نیز قطبیده می شود. از جایی که قطبش به معنای حضور میدان مغناطیسی است، این تصویر مشخص می کند که حلقه سیاهچاله مغناطیسی شده است.

این مشاهدات تنها اطلاعاتی از میدان مغناطیسی لبه سیاهچاله را به ما نشان نمی دهد، بلکه نشان میدهد که گازهای آن جا بسیار مغناطیسی شده است. یافته اصلی این است که میدان مغناطیسی همانطور که انتظار میرود در نزدیک سیاهچاله هستند و البته به نظر می رسد که بسیار قوی هستند. نتایج به ما نشان میدهد که میدان های مغناطیسی می توانند گاز را به اطراف فشار داده و در برابر کشش مقاومت کنند. نتیجه جالب است و سرنخی است برای چگونگی تغذیه سیاهچاله از گازهای اطرافش و رشد آن.

سیاهچاله ابر پرجرم کهکشان M87

نمایی از سیاهچاله ابرجرم M87 در نور قطبی

 

* پرتاب جت های رادیویی قدرتمند

این اولین بار است که دانشمندان توانسته اند قطبش را در لبه سیاهچاله اندازه گیری کنند. این تصویر نه تنها بسیار زیبا و تماشایی است، بلکه اطلاعات جدیدی درباره پرتاب جت های رادیویی قدرتمند از سیاهچاله را به ما می دهد.

هماهنگ کننده تیم تلسکوپ افق رویداد، ایوان ماریتی ویدال، در گفت و گو با سایت SPACE بیان کرد: “رادیو تلسکوپ های افق رویداد مجهز به گیرنده هایی هستند که سیگنال ها را در نور قطبی ضبط می کنند”. در واقع مشاهده سیاهچاله M87 از طریق نور قطبیده شده، به ما کمک می کند تا افق رویداد را بهتر ببینیم. همچنین می توانیم دیسک داغ اطراف سیاهچاله را بهتر درک کنیم. این که چگونه این سیاهچاله جت هایی را پرتاب می کند که از کهکشان میزبان بزرگ تر است، یک معما باقی مانده است. ستاره شناسان تا مدت ها گمان میکردند که میدان مغناطسی گازهای داغ اطراف سیاهچاله نقش مهمی در پرتاب جت ها دارند. این تصویر قطبیده به ما درباره ی قدرت و ساختار میدان های نزدیک سیاهچاله، جایی که جت ها پرتاب می شوند، اطلاعات بیشتری می دهد.

 

جت ها کهکشان M87

تصویر بالا جت های موجود در کهکشان M87 را در نور قطبی نشان میدهد. این تصویر ساختار میدان مغناطیسی را در امتداد جت نشان می دهد.

 

این اثر ۲۴ مارس در دو مقاله در The Astrophysical Journal Letters توسط همکاری تلسکوپ افق رویداد منتشر شده است. بیش از ۳۰۰ محقق از سازمان های سراسر جهان درگیر این مقاله شده اند.

مقالات منتشر شده را می توانید در زیر بخوانید:

مقاله ۱

مقاله ۲

 

* منابع

سایت Space

سایت NASA

سایت ویکی پدیا

سیاهچاله ای به نام زمین! چه چیزی را تجربه می کنیم؟

  • سیاهچاله ای به نام زمین

یکی از جالب‌ترین واقعیت‌ها درمورد جهان این است که اگر هیچ نیرو و فعل و انفعالاتی وجود نداشته باشد، جرم‌های موجود در کیهان ناچار به فروریزش هستند و یک سیاهچاله تشکیل می‌دهند. این پیش‌بینی ساده از معادلات انیشتین، نشان داد که چگونه سیاهچاله‌ها در جهان ما شکل می‌گیرند و برنده جایزه‌ی نوبل شد.
با فروریزش ماده و گذر جرم آن از یک آستانه‌ی بحرانی، افق رویداد شکل می‌گیرد. اگر نیروهای الکترومغناطیسی و کوانتومی، که زمین را در برابر سقوط گرانشی نگه داشته‌اند، خاموش شوند، زمین به سرعت تیدیل به یک سیاهچاله می‌شود. در حال حاضر، دلیل پایداری زمین در برابر فروریزش گرانشی، این است که برآیند نیروهای بین اتم‌ها و الکترون‌ها، به اندازه کافی بزرگ است تا در برابر نیروی گرانش زمین مقاومت کنند.

تبدیل زمین به سیاهچاله

اگر تمام نیروها و فعل و انفعالات موجود بین اتم های زمین حذف شود، زمین به یک سیاهچاله تبدیل خواهد شد.

  • زمین چه چیزی را تجربه می کند؟

اگرچه برای تبدیل زمین به سیاهچاله، نیاز به یک فرآیند جادویی داریم، اما می‌توانیم تصور کنیم که اگر چنین چیزی رخ دهد، چه اتفاقی می‌افتد!
در ابتدا مواد تشکیل دهنده‌ی زمین شروع به حرکت می‌کنند (مثل اینکه در سقوط آزاد به سمت مرکز زمین باشند).
در منطقه‌ی مرکزی، مقدار توده و جرم زیاد می‌شود و به مرور این تراکم بیشتر و بیشتر خواهد شد.
بعد از حدود ۱۰ الی ۲۰ دقیقه، مواد تنها در چند میلی‌متر مرکزی جمع شده و برای اولین بار افق رویداد شکل می‌گیرد. پس از گذشت ۲۱ یا ۲۲ دقیقه، کل جرم زمین در یک سیاهچاله به قطر ۱/۷۵ سانتی‌متر فرو می‌ریزد.
اما یک انسان در روی سطح زمین، با ریزش کل سیاره در یک سیاهچاله، چه چیزی را تجربه خواهد کرد؟

  • انسان چه چیزی را تحربه می کند؟

باور کنید یا نکنید، داستانی که گفته خواهد شد، همان چیزی است که اگر زمین بلافاصله به یک سیاهچاله تبدیل شود، اتفاق می‌افتد.

در ابتدا اگر به زیر پاهایمان نگاهی بکنیم، به جای زمین سیاهچاله‌ای را می‌بینیم که در حال سقوط به درون آن هستیم. همچنین لنزهای گرانشی و خم شدن نور قابل مشاهده خواهد بود. قطعا شما یک اتفاق ماندگار و وحشتناک را تجربه خواهید کرد.
هیچ احساسی از برخورد باد به پوست و موی خود ندارید. مولکول‌های هوا دقیقا با همان سرعت شما، به سمت مرکز سیاهچاله شتاب گرفته‌اند!
شما هرگز به حداکثر سرعت خود نخواهید رسید و هر لحظه سریع‌تر حرکت خواهید کرد. همچنین حس تهوع نیز از همان لحظه اول شروع می‌شود و بدون وقفه ادامه دارد. شما مانند یک فضانورد ایستگاه فضایی بین‌المللی، بی وزنی کامل را تجربه خواهید کرد.

حدودا در نیمه‌ی راه، با سرعت ۱۱ کیلومتر بر ثانیه سقوط خواهید کرد و هنگامی که به یک کیلومتری مرکز برسید، سرعت‌تان به ۸۹۵ کیلومتر بر ثانیه می‌رسد.
هر چه بیشتر به مرکز نزدیک شوید، نیروهای جزر و مدی بر روی بدن شما بیشتر خواهند شد. به این معنا که هر نقطه از بدن شما، نیروی متفاوتی را حس خواهد کرد. در این جا، به ازای هر بار نصف شدن فاصله‌ی شما تا مرکز، این نیروها ۸ برابر می‌شوند!
نیروهای جزر و مدی باعث کشیده شدن ستون فقرات شما می‌شوند و مهره‌ها دیگر نمی‌توانند سالم بمانند. پس از آن سیاهچاله بر روی مفاصل شما اثر می‌گذارد و آن‌ها را از حالت عادی خارج می‌کند و در نهایت سلول‌ها و اتم‌ها کشیده و منفرد می‌شوند. درواقع در این فرآیند چیزی که بیش از همه حس می‌کنید، کش آمدن اندام‌‌ها (اثر اسپاگتی) است که باعث درد، از دست دادن هوشیاری و نهایتا مرگ می‌شود. به گونه‌ای در ۲۰ دقیقه‌ی پایانی عمر، فقط تحت تاثیر قوانین جاذبه هستیم!

اثر اسپاگتی

پس از نزدیک شدن انسان به مرکز سیاهچاله، هر نقطه از بدن انسان نیروی متفاوتی را حس می کند.

منبع: سایت Forbes

نخستین تصویر واقعی از سیاهچاله

برای نخستین بار در طول تاریخ بشریت، انسان موفق شده از یک سیاهچاله تصویربرداری کند. شپرد دوئلمن از مرکز اخترفیزیک دانشگاه هاروارد می‌گوید: «ما موفق شده‌ایم آنچه که تصور می‌کردیم هیچوقت دیده نخواهد شد را ببینیم». دوئلمن مسئول پروژه‌ای به نام تلسکوپ افق رویداد یا EHT است که این تصویر را تهیه کرده است. این محقق اظهار داشته است که تصاویر به دست آمده از سیاهچاله‌ای که در قلب کهکشان M87 وجود دارد به خودی خود شگفت‌انگیز هستند، اما مهم‌تر از آن تحقیقاتی است که به دنبال آن انجام خواهند گرفت. افق‌های تازه‌ای به روی دانشمندان برای اکتشاف و تحقیق باز شده است.

حدود دو دهه است که بیش از ۲۰۰ دانشمند روی پروژه‌ی EHT کار می‌کنند، این تصاویر حقیقتا یک اکتشاف بین‌المللی است. این پروژه نام خود را از نقطه‌ی غیرقابل بازگشت سیاهچاله یعنی «افق رویداد» گرفته است، مرزی که هیچ چیز حتی نور هم نمی‌تواند از چنگال جاذبه‌ی فوق قوی سیاهچاله فرار کند. بنابراین تهیه تصویر از داخل سیاهچاله کاری غیرممکن است، مگر اینکه خودتان به آنجا بروید و از داخلش عکس بگیرید، البته نه خودتان نه دوربینتان نمی‌تواند به دنیای بیرون برگردد!

پروژه‌ی EHT از افق رویداد سیاهچاله تصویربرداری کرده است، بنابراین می‌توانید شبح تاریک سیاهچاله را در تصویر ببینید. صفحه‌ی گازهایی که حول سیاهچاله با سرعت بسیار بالایی می‌چرخند تشعشعات زیادی منتشر می‌کنند که باعث می‌شود بتوانیم شبح تاریک وسط آن را ببینیم. این سیاهچاله در فاصله ۵۳.۵ میلیون کیلومتری ما قرار گرفته بنابراین هیچ تلسکوپی نبود که بتواند به راحتی آن را رصد کند. اما تیم پروژه‌ی افق رویداد از چندین رادیو تلسکوپ در جای جای جهان استفاده کرده و آن‌ها را به هم متصل کرده و تلسکوپی به اندازه کره زمین به دست آورده‌اند که توانسته این رصد را انجام دهد. از آنجا که هر شب رصد حجم داده‌ای به اندازه یک پتابایت تولید می‌کرده است که آنالیز این مقدار داده کاری بس دشوار و زمان‌بر است، عجیب نیست که دو سال زمان برده تا نخستین نتایج پروژه منتشر شود.

قطر این سیاهچاله‌ ۴۰ میلیارد کیلومتر است، یعنی سه میلیون برابر زمین، و دانشمندان آن را یک «غول» توصیف کرده‌اند. پروفسور هاینو فالکه، از دانشگاه رادبود هلند و کسی که ایده این پژوهش را مطرح کرد، به بی‌بی‌سی گفت: «آنچه می‌بینیم از کل منظومه شمسی ما بزرگتر است. جرم آن ۶.۵ میلیارد برابر خورشید است و فکر می‌کنیم یکی از سنگین‌ترین سیاهچاله‌های موجود باشد. یک غول واقعی است. قهرمان سنگین وزن سیاهچاله‌های کیهان».

منبع :Space.com

مترجم : مینا سلیمانیان