شرکت کنندگان پروژه تلسکوپ افق رویداد (تلسکوپ افق رویداد)، شبکه بزرگتلسکوپ های رادیویی، برای اولین بار تصویر واقعی از سایه یک سیاهچاله - در کهکشان مسیه 87 (M87) در صورت فلکی سنبله را نشان دادند.

شش کنفرانس مطبوعاتی بزرگ به طور همزمان در سراسر جهان برگزار شد که در آن اخترفیزیکدانان از نتایج کار این پروژه بین المللی گزارش دادند.

یکی از رهبران پروژه، لوچیانو رزول، خاطرنشان کرد که تصویر به دست آمده وجود افق رویداد را تأیید می کند، یعنی صحت را ثابت می کند. نظریه عمومینسبیت اثر آلبرت انیشتین

دانشمندان قدرت هشت تلسکوپ رادیویی با طول موج بلند در سراسر جهان را در یک تلسکوپ رادیویی تداخل سنج بزرگ ترکیب کرده اند، زیرا شبکه ای از تلسکوپ های رادیویی برای چنین مشاهداتی مناسب تر است. تلسکوپ های رادیویی به ویژه در فرانسه، شیلی، در جزیره هاوایی، قطب جنوب قرار دارند. نام تلسکوپ افق رویداد برگرفته از لبه فضا-زمان است که سیاهچاله را احاطه کرده و به عنوان نقطه بدون بازگشت شناخته می شود.

تلسکوپ به کجا نگاه می کرد؟

برای کاوش در همسایگی سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم در مرکز هر کهکشان، دانشمندان شبکه‌ای از تلسکوپ‌های رادیویی را به دو جرم فرستادند - Sagittarius A *، یک منبع فشرده و درخشان از انتشار رادیویی که در مرکز کهکشان راه شیری ما در فاصله‌ای دور قرار دارد. با فاصله حدود 26 هزار سال نوری از زمین، و یک سیاهچاله - در مرکز کهکشان بیضوی مسیه 87 (M87) در صورت فلکی سنبله، در فاصله 55 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد. سیاهچاله در کهکشان M87 حدود 6.5 میلیارد بار سنگین‌تر از خورشید و هزار بار سنگین‌تر از Sagittarius A* است.

مشاهدات مستمر به مدت 10 روز در آوریل 2017 ادامه یافت. هر یک از این تلسکوپ ها 500 ترابایت اطلاعات جمع آوری کردند. رمزگشایی و تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده توسط دانشمندان دو سال طول کشید. هنگام مطالعه نتایج مشاهدات، دانشمندان به ابررایانه‌های رصدخانه Heistack (MIT، ایالات متحده آمریکا) و موسسه ماکس پلانک برای نجوم رادیویی در بن (آلمان) متوسل شدند.

مشهورترین تصویر سیاهچاله در فرهنگ عامه، تصویر گارگانتوآ در فیلم بین ستاره ای بود. کیپ تورن، اخترفیزیکدان آمریکایی، مسئول ایجاد تصویر بصری یک سیاهچاله و قابلیت اطمینان علمی آن بود. جایزه نوبلبرای کشف امواج گرانشی در فیلم، تصویر مملو از جزئیات و جلوه های نوری است.

اعتقاد بر این است که سیاهچاله جسمی با چنان جاذبه قوی است که حتی نور نیز نمی تواند از آن تا فاصله بی نهایت دور شود و هیچ جسمی نمی تواند از سیاهچاله بگریزد. مفهوم چنین اجسامی با دیدگاه مدرن گرانش، نظریه نسبیت عام اینشتین و نمایش گرانش در آن از طریق انحنای فضا-زمان مرتبط است.

آنچه اخترفیزیکدانان می خواستند بدانند

فرض بر این بود که کار مشترک تلسکوپ ها به دیدن سایه یک سیاهچاله کمک می کند. این اندازه‌گیری‌ها آزمایش نظریه نسبیت عام و به دست آوردن مدرک دیگری از وجود سیاهچاله‌ها را ممکن می‌سازد. سیاهچاله ها همچنان فرضی هستند، اما ستاره شناسان در وجود آنها شکی ندارند. قبلاً دریافت شده است تعداد زیادی ازشواهد غیرمستقیم وجود آنها، از مشاهدات سیستم های دوتایی نزدیک گرفته تا امواج گرانشی. اولین تصویر مبتنی بر علمی از یک سیاهچاله توسط اخترفیزیکدان فرانسوی ژان پیر لومینه در سال 1979 به دست آمد.

با این حال، مشاهدات مستقیم سیاهچاله ها هنوز وجود نداشته است - سیاهچاله ها کوچک هستند، اما در عین حال بسیار دور هستند.

دانشمندان همچنین می خواستند دریابند که چرا برخی از سیاهچاله ها مراکز منابع عظیم تشعشع - اختروش ها هستند، در حالی که دیگران، از جمله Sagittarius A *، آرام رفتار می کنند. علاوه بر این، مشاهدات دقیق می تواند به آزمایش فرضیه های عجیب و غریب، مانند فرضیه کرم چاله کمک کند.

سیاهچاله ها تنها اجرام کیهانی هستند که قادر به جذب نور توسط گرانش هستند. آنها همچنین بزرگترین اجرام در جهان هستند. ما احتمالاً به این زودی نمی دانیم در نزدیکی افق رویداد آنها (که به عنوان "نقطه بدون بازگشت" شناخته می شود) چه می گذرد. اینها اسرارآمیزترین مکان های جهان ما هستند که علیرغم چندین دهه تحقیق، تاکنون اطلاعات کمی درباره آنها وجود دارد. این مقاله حاوی 10 واقعیت است که می توان آنها را جذاب ترین دانست.

1 سیاهچاله ها مواد را جذب نمی کنند.

بسیاری از مردم سیاهچاله را نوعی «جاروبرقی کیهانی» می دانند که فضای اطراف را می کشد. در واقع سیاهچاله ها اجرام فضایی معمولی با میدان گرانشی فوق العاده قوی هستند.

اگر سیاهچاله ای به همان اندازه در جای خورشید پدید می آمد، زمین به سمت داخل کشیده نمی شد، در همان مداری که امروز می چرخد، می چرخید. ستاره های واقع در نزدیکی سیاهچاله ها بخشی از جرم خود را به شکل باد ستاره ای از دست می دهند (این اتفاق در زمان وجود هر ستاره ای رخ می دهد) و سیاهچاله ها فقط این ماده را جذب می کنند.

2 وجود سیاهچاله ها توسط کارل شوارتزشیلد پیش بینی شده بود

کارل شوارتزشیلد اولین کسی بود که نظریه نسبیت عام اینشتین را برای توجیه وجود «نقطه بدون بازگشت» به کار برد. خود اینشتین به سیاهچاله ها فکر نمی کرد، اگرچه نظریه او پیش بینی وجود آنها را ممکن می کند.

شوارتزشیلد پیشنهاد خود را در سال 1915 درست پس از انتشار نظریه نسبیت عام انیشتین ارائه کرد. سپس عبارت "شعاع شوارتزشیلد" ظاهر شد - این مقداری است که نشان می دهد چقدر باید یک جسم را فشرده کنید تا تبدیل به سیاهچاله شود.

از نظر تئوری، هر چیزی می تواند به یک سیاهچاله تبدیل شود، اگر فشرده شود. هر چه جسم متراکم تر باشد، میدان گرانشی آن قوی تر است. به عنوان مثال، اگر جرمی به اندازه یک بادام زمینی، زمین به سیاهچاله تبدیل شود.

3 سیاهچاله ها می توانند جهان های جدیدی ایجاد کنند

این ایده که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند جهان‌های جدیدی تولید کنند، پوچ به نظر می‌رسد (مخصوصاً از آنجایی که هنوز از وجود جهان‌های دیگر مطمئن نیستیم). با این وجود، چنین نظریه هایی به طور فعال توسط دانشمندان در حال توسعه هستند.

نسخه بسیار ساده شده یکی از این نظریه ها به شرح زیر است. دنیای ما شرایط فوق العاده مساعدی برای پیدایش حیات در آن دارد. اگر هر یک از ثابت های فیزیکی حتی اندکی تغییر کند، ما در این جهان نبودیم. تکینگی سیاهچاله ها قوانین معمول فیزیک را نادیده می گیرد و می تواند (حداقل در تئوری) جهان جدیدی را ایجاد کند که با جهان ما متفاوت است.

4 سیاهچاله می تواند شما (و هر چیزی) را به اسپاگتی تبدیل کند

سیاهچاله ها اجسامی را که به آنها نزدیک هستند کشیده می شوند. این اشیاء شروع به شبیه شدن به اسپاگتی می کنند (حتی یک اصطلاح خاص وجود دارد - "اسپاگتی کردن").

این به دلیل نحوه کار گرانش است. در حال حاضر، پاهای شما از سرتان به مرکز زمین نزدیک‌تر است، بنابراین با شدت بیشتری کشیده می‌شوند. در سطح یک سیاهچاله، تفاوت گرانش شروع به کار علیه شما می کند. پاها سریع‌تر و سریع‌تر به مرکز سیاه‌چاله جذب می‌شوند، به طوری که نیمه بالایی تنه نمی‌تواند با آنها هماهنگی داشته باشد. نتیجه: اسپاگتی سازی!

5 سیاهچاله ها با گذشت زمان تبخیر می شوند

سیاهچاله ها نه تنها باد ستاره ای را جذب می کنند، بلکه تبخیر می شوند. این پدیده در سال 1974 کشف شد و به نام تشعشعات هاوکینگ (از نام استیون هاوکینگ که این کشف را انجام داد) نامگذاری شد.

با گذشت زمان، سیاهچاله می تواند تمام جرم خود را همراه با این تابش به فضای اطراف بدهد و ناپدید شود.

6 سیاهچاله زمان را در اطراف خود کاهش می دهد

هر چه به افق رویداد نزدیک می شوید، زمان کندتر می شود. برای درک اینکه چرا این اتفاق می افتد، باید به «پارادوکس دوقلو» رجوع کرد، یک آزمایش فکری که اغلب برای نشان دادن اصول اساسی نظریه نسبیت عام اینشتین استفاده می شود.

یکی از برادران دوقلو روی زمین باقی می ماند، در حالی که دیگری در یک سفر فضایی پرواز می کند و با سرعت نور حرکت می کند. این دوقلو در بازگشت به زمین متوجه می شود که برادرش بیشتر از او پیر شده است، زیرا وقتی با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کند، زمان کندتر می گذرد.

با نزدیک شدن به افق رویداد یک سیاهچاله، با آن حرکت خواهید کرد سرعت بالاکه زمان برای شما کند می شود

7 سیاهچاله ها پیشرفته ترین نیروگاه ها هستند

سیاهچاله ها بهتر از خورشید و سایر ستارگان انرژی تولید می کنند. این به دلیل موضوعی است که حول آنها می چرخد. با غلبه بر افق رویداد با سرعت زیاد، ماده در مدار یک سیاهچاله تا دمای بسیار بالا گرم می شود. به این تابش جسم سیاه می گویند.

برای مقایسه، در طول همجوشی هسته ای، 0.7٪ از ماده به انرژی تبدیل می شود. در نزدیکی یک سیاهچاله، 10 درصد ماده تبدیل به انرژی می شود!

8 سیاهچاله فضای اطراف خود را می پیچد

فضا را می توان به عنوان یک نوار لاستیکی کشیده با خطوط کشیده شده روی آن در نظر گرفت. اگر جسمی را روی بشقاب بگذارید، شکل آن تغییر می کند. سیاهچاله ها به همین صورت عمل می کنند. جرم شدید آنها همه چیز را به سمت خود جذب می کند، از جمله نور (پرتوهای آن، در ادامه قیاس، می تواند خطوط روی صفحه نامیده شود).

9 سیاهچاله تعداد ستاره های جهان را محدود می کند

ستاره ها از ابرهای گازی به وجود می آیند. برای شروع تشکیل ستاره، ابر باید سرد شود.

تابش اجسام سیاه از سرد شدن ابرهای گازی جلوگیری می کند و از تشکیل ستاره ها جلوگیری می کند.

10 از نظر تئوری، هر جسمی می تواند به سیاهچاله تبدیل شود

تنها تفاوت بین خورشید ما و سیاهچاله، قدرت گرانش است. در مرکز سیاهچاله بسیار قوی تر از مرکز یک ستاره است. اگر خورشید ما به قطر حدود پنج کیلومتر فشرده شود، می تواند یک سیاهچاله باشد.

از نظر تئوری، هر چیزی می تواند تبدیل به سیاهچاله شود. در عمل، می دانیم که سیاهچاله ها تنها در نتیجه فروپاشی ستارگان عظیم الجثه به وجود می آیند که 20 تا 30 برابر جرم خورشید را بیشتر می کنند.