نخستین تصویر ثبت شده از یک سیاهچاله فضایی

اجزای طرح تلسکوپ افق رویداد، مجموعه‌ای از تلسکوپ‌های رادیویی بودند که از مناطق نزدیک به قطب شمال تا اروپا و آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی و در نهایت در جنوبگان مستقر شدند تا در نهایت توان تفکیک مورد نیاز را در تلسکوپی با قطر نزدیک به پهنای کره زمین مهیا کنند.
سیاهچاله چیست؟
توصیف ویژگی‌های سیاهچاله‌ها در دوردست‌های فضا برآمده از نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین است و در نیم قرن اخیر طیف وسیعی از مطالعات کیهان‌شناسان را به خود اختصاص داده است. سیاهچاله‌ها اجرام بسیار چگالی هستند که یکی از طرق ایجاد آنها بقایای ناشی از ستاره‌های بسیار پرجرم‌تر از خورشید پس از انفجارهای ابرنواختری است. اینها در حقیقت ستاره‌های بسیار کوچک و فوق‌العاده پرجرمی هستند که در اطراف خود چنان جاذبه گرانشی غیرقابل تصوری را ایجاد می‌کنند که حتی نور نیز مجال فرار از آن را ندارد.
فیزیکدانان با محاسبات دقیق، ناحیه‌ای به نام افق‌رویداد (Event Horizon) را در اطراف سیاهچاله‌ها مشخص می‌کنند که نور هم پس از عبور از آن نمی‌تواند از گرانش بسیار شدید سیاهچاله خارج شود. این اجرام رازآمیز و ویژگی‌های عجیبشان تا به امروز دستمایه نگارش داستان‌ها و فیلم‌های سینمایی علمی- تخیلی متعددی بوده‌اند. معروف‌ترین نمونه شاید فیلم سینمایی میان ستاره‌ای ساخته کریستوفر نولان باشد که در آن فیلم با بهره‌گیری از مشورت فیزیکدان بزرگی چون کیپ تورن، نزدیک‌ترین و دقیق‌ترین شبیه‌سازی از یک سیاهچاله فضایی به تصویر کشیده شد.
از زمانی که موضوع سیاهچاله‌ها در دنیای فیزیک و کیهان‌شناسی مطرح شد، همواره دانشمندان در پی یافتن راهی برای مشاهده و اندازه‌گیری ویژگی‌های فیزیکی این اجرام نامتعارف و ناشناخته بوده‌اند تا ماهیت آنها را بیشتر آشکار کنند. از آنجا که نور در طول موج طیف مرئی و دیگر طول موج‌های طیف الکترومغناطیس نمی‌تواند از سیاهچاله خارج شود، طبیعتا تلسکوپ‌های ما قادر به ثبت تصویر مستقیمی از درون سیاهچاله نیستند و باید دست به دامان ثبت اثری از موادی در حال کشیده‌شدن به سمت سیاهچاله بشویم.
این تصویر تاریخی چطور گرفته شد؟
محاسبات فیزیکدانان پیش از این نشان می‌داد برای دیدن افق رویداد یک سیاهچاله به تدارک تلسکوپی رادیویی نیاز است که قطر دهانه‌اش دست کم به اندازه قطر کره‌ زمین باشد! در اینجا مهندسان دست به کار شدند و طرح ساخت ارائه‌ تلسکوپ جهانی ایوِنت هورایزِن (Event Horizon Telescope) را ارائه کردند و مجموعه‌ای متشکل از هشت تلسکوپ رادیویی در شش ناحیه از زمین واقع در چهار کشور مختلف را ساختند که داده‌هایشان از طریق تداخل‌سنجی با یکدیگر ترکیب می‌شد و تقریبا همان توان تفکیکی را ارائه می‌کرد که به لحاظ نظری برای ثبت تصویر از افق‌رویداد یک سیاهچاله مورد انتظار بود. این تلسکوپ‌ها از مناطق نزدیک به قطب شمال تا اروپا و آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی و در نهایت در جنوبگان مستقر شده بودند. اکنون پس از چند سال جمع‌آوری و پردازش داده‌ها، سرانجام عصر چهارشنبه 21 فروردین 98 نخستین تصویر از یک سیاهچاله‌ منتشر شد.
کیهان‌شناسان توانستند تصویر سیاهچاله مرکزی کهکشان 87M را در فاصله 53 میلیون سال نوری یا 1020× 2/5 کیلومتری از زمین ثبت کنند. مطالعات نشان می‌دهد صد میلیارد کیلومتر قطر این سیاهچاله بوده و جرمش بیشتر از شش میلیارد برابر جرم خورشید است. بخش نورانی در این تصویر مربوط به قرص برافزایشی در اطراف افق رویداد سیاهچاله است و در حقیقت سیاهچاله در دل ناحیه تیره رنگ در مرکز تصویر واقع شده است. همان جایی که نور در کمند گرانش سیاهچاله گرفتار می‌شود، به دور ستاره مرکزی به گردش در می‌آید و ما دیگر چیزی از آن را نمی‌بینیم. این تصویری واقعی از ناحیه‌ای در عالم است که گمان نمی‌کردیم روزی بتوانیم ببینیمش.
اهمیت ثبت این تصویر در این است که نشان می‌دهد پیش‌بینی‌های فیزیکدانان انطباق زیادی با واقعیت داشته است. جایی که محاسبات نشان می‌داد باید یک اَبَر سیاهچاله باشد، حالا وجودش به تصویر کشیده شده است. از سوی دیگر ثبت این تصویر می‌تواند تایید دیگری بر درستی پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین تلقی شود. کارشناسان می‌گویند ثبت این تصویر احتمال کسب جایزه نوبل را برای شپرد دولمان، مدیر گروه تحقیقاتی تلسکوپ افق رویداد را بسیار بالا خواهد برد.
از این پس باید منتظر تحولات تازه‌ای در کیهان‌شناسی و مطالعه سیاهچاله‌ها باشیم. از امروز شناخت ما از عالم وارد دوران تازه‌ای شده است. زیرا موفق شده‌ایم نادیدنی‌ترین‌های عالم را حالا ببینیم.

کاظم کوکرم

دانش