در 10 آوریل 2019، علم نجوم وارد عصر جدیدی شد. تیم همکاری تلسکوپ افق رویداد (EHT) موفق شد اولین شواهد بصری مستقیم از یک سیاهچاله را منتشر کند و پرده از راز هیولای کیهانی نهفته در قلب کهکشان مسیه 87 بردارد. تصویری که حلقه درخشان نارنجیرنگی را در پیرامون یک تاریکی مطلق به تصویر میکشید، اولین نگاه ملموس بشر به یکی از عجیبترین ساختارهای جهان هستی بود.
پیشرفتی کیهانی و آغاز عصر مشاهده
بر اساس گزارش ناسا، ثبت این تصویر تاریخی با تمرکز بر سیاهچاله فوقپرجرم مرکز کهکشان M87 به دست آمد. این اجرام با گازهای داغِ در گردش و تحت تأثیر میدانهای گرانشی شدید در نزدیکی افق رویداد خود محاط شدهاند. در واقع، آنچه ما میبینیم یک عکسی ساده نیست، بلکه تصویری است که از پردازش حجم عظیمی از دادههای موج رادیویی توسط شبکهای جهانی از رادیوتلسکوپها بازسازی شده است.
جرم مرکزی این غول کیهانی که M87* نامیده میشود، عددی شگفتانگیز است. مقالات علمی منتشر شده نشان میدهند که جرم این سیاهچاله 6.5 میلیارد برابر خورشید ماست. این شیء مرموز در فاصله 53 میلیون سال نوری از زمین و در مرکز کهکشان بیضیغولپیکر مسیه 87 قرار دارد.
سیاهچاله اساساً چیست؟
برای درک ارزش این دستاورد، باید ماهیت سیاهچاله را بشناسیم. ناسا این جرم را به عنوان ساختاری فوقالعاده متراکم تعریف میکند که کشش گرانشی آن آنقدر قدرتمند است که هیچ چیزی، حتی فوتونهای نور، نمیتوانند از چنگال آن بگریزند. چنین پدیدههایی معمولا بر اثر فروپاشی ستارگان بسیار پرجرم در پایان چرخه عمرشان شکل میگیرند.
تلسکوپ EHT خودِ سیاهچاله را که کاملا نامرئی است ثبت نکرده است، بلکه سایه آن را در تقابل با گازهای درخشان پیرامونی به تصویر کشیده است. خم شدن شدید نور بر اثر گرانش و به دام افتادن فوتونها در افق رویداد، باعث ایجاد یک منطقه تاریک در مرکز حلقه گسیلِ نوری میشود که گازها با سرعتی نزدیک به سرعت نور به دور آن میچرخند.
تلسکوپی به اندازه سیاره زمین
تلسکوپ افق رویداد یک دستگاه منفرد نیست؛ بلکه آرایهای جهانی متشکل از 8 رادیوتلسکوپ زمینپایه است که همکاری بینالمللی شکل گرفته است. طبق توضیحات آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، این تیم با ارتقای تکنیکی به نام تداخلسنجی پایه بسیار طولانی (VLBI)، توانستند دهانهای مجازی به اندازه قطر زمین ایجاد کنند.
در این روش، تلسکوپهای دور از هم همگام میشوند تا مانند یک تلسکوپ غولپیکر عمل کنند. دو ایستگاه اصلی این پروژه در قطب جنوب و اسپانیا قرار داشتند که این فاصله عظیم، قدرت تفکیک تصویر را 4000 برابر بهتر از تلسکوپ فضایی هابل ارتقا داد.
چالش هماهنگی و عبور از موانع جوی
تیم پژوهشی پیش از آغاز جمعآوری دادهها، نیازمند یافتن بازه زمانی دقیقی بود که آب و هوای تمام ایستگاههای پراکنده در سراسر کره زمین به طور همزمان مساعد باشد. به همین دلیل، پنجره觀دیدهبرداری برای رصد M87* در آوریل 2017 مهیا شد.
در طول این بازه، تمام تلسکوپهای عضو شبکه مقادیر بینهایتی از دادههای خام را بر روی هاردهای پرسرعت ثبت کردند. این اطلاعات سپس به مراکز پردازشی در ایالات متحده و آلمان ارسال شدند تا با استفاده از الگوریتمهای پیشرفته، تکههای پازل به یکدیگر متصل شوند و اولین تصویر از یک سیاهچاله خلق شود. این موفقیت بزرگ، ثابت کرد که با کمک همکاری جهانی و فناوریهای پردازشی نوین، میتوان مرزهای دانش بشری را به درون تاریکترین نقاط کیهان گسترش داد.
