یکی از محبوب ترین عکس های تاریخ علم را گرفتیم - وبلاگ غزل

به گزارش وبلاگ غزل، فروردین 1398، جامعه دنیای با مشاهده اولین عکس از یک سیاهچاله فضایی شگفت زده شد؛ عکسی که به مدد کوشش های شبکه تلسکوپ افق رویداد (Eht) و با مشارکت صدها دانشمند از سراسر دنیا در تاریخ ثبت شد و دقیقا نتایج همان رصدهایی را نشان داد که تا پیش از آن فقط به صورت نظریه توصیف شده بود.

در اوایل فروردین 1400 / اواخر مارس 2021، همان گروه به تصویر نوی از همان سیاهچاله که در مرکز کهکشان ام87 (M87) در فاصله حدود 55 میلیون سال نوری از ما نهاده شده است دست یافت.

با دکتر چیریاکو گودی (Dr. Ciriaco Goddi) محقق دانشگاه های نَیمِیخِن و لِیدن در هلند و سرپرست این پژوهش در آرایه میلی متری و زیرمیلی متری عظیم آتاکاما و عضو شبکه تلسکوپ افق رویداد در خصوص این تصویر نو که در نور قطبیده گرفته شده و همین طور درباره تصویر تاریخی فروردین 1398 تلفنی گفت وگو نموده ایم.

دو سال قبل، پروژه ای اچ تی اولین تصویر واقعی ثبت شده از یک سیاهچاله فضایی را نمایش داد. پس از هیجان های اولیه، آنچه بسیار جالب توجه به نظر می رسید، شباهت میان عکس و شبیه سازی هایی بود که تا پیش از آن از سیاهچاله ها می شد. این شباهت از چه ناشی می گردد؟

سیاهچاله ها اجرام کیهانی بی نهایت فشرده شده و حاوی مقادیر باورنکردنی جرم هستند که در منطقه ای متراکم شده است. وجود این اجرام به روش های مختلفی بر محیط پیرامون شان تأثیر می گذارد که از آن جمله می توان به تغییر شکل فضا- زمان و گرم شدن بیش از حد هر ماده ای که اطراف شان است و تبدیل آن ماده به پلاسمای درخشان اشاره نمود؛ به خصوص این پلاسمای درخشان سبب می گردد منطقه پیرامون سیاهچاله بسیار روشن باشد، درحالی که سیاهچاله در مرکز خودش منطقه ای تاریک ایجاد می نماید که شبیه سایه است. این سایه که بر اثر انحنای گرانشی و به دام افتادن نور در افق رویدادها به وجود می آید آن گونه که نظریه نسبیت عمومی اینشتین پیش بینی نموده شکل و ابعاد کاملا مشخصی دارد. برپایه این نظریه، همیشه انتظار داشتیم حلقه ای کم وبیش مدور با ابعاد متناسب با جرم سیاهچاله را ببینیم؛ این دو انتظار در خصوص سیاهچاله ام87 برآورده شد. با این توضیح باید گفت با وجود این واقعیت که ما دانشمندان درگیر در این پروژه، سال ها سیاهچاله ها را شبیه سازی نموده بودیم و بنابراین از آنچه منتظرش بودیم تصور روشنی داشتیم اما دقیقا خود ما هم از یافتن نتیجه ای چنین واضح و روشن از آنچه تصورش را می کردیم شگفت زده شدیم. اغلب مواقع در پژوهش های علمی، ما پروژه هایی را با یک هدف و نتیجه ذهنی شروع می کنیم و بعد به نتیجه ای غیرمنتظره می رسیم اما در این مورد، این طور نبود و دقیقا ما به آنچه منتظرش بودیم، رسیدیم اما بسیار زیباتر از حدی که بخواهد واقعی باشد و در واقع شگفتی ما از این جهت بود.

شما سرپرست مطالعه ای با اسم خواص قطبش سنجی هدف های آلما در همکاری با تلسکوپ افق رویداد هستید که مارس 2021 در ژورنال The Astrophysical Journal Letters منتشر شد. مشارکت گروه شما در تصویر نوی که به تازگی از سیاهچاله ارائه شده، چه بود؟

این مقاله جزئیات رصدهایی را که با آلما داخل شبکه ای اچ تی انجام دادیم توضیح می دهد. ALMA (آرایه میلیمتری و زیرمیلی متری عظیم آتاکاما) با 66 آنتن با دقت بالا، پرقدرت ترین تلسکوپ رادیویی است که تا به امروز ساخته شده و نقشی مرکزی در این تصویر نو سیاهچاله ایفا نموده است. اما فقط این نیست. مزیت عظیم آلما به اسم بخشی از شبکه تلسکوپ افق رویداد این است که می توانیم از داده هایی که طی رصدهای ای اچ تی به دست آورده ایم به طور مستقل از این شبکه هم استفاده کنیم و از منطقه ای که تا هزاران سال نوری از سیاهچاله مرکزی توسعه یافته تصاویری را در نور قطبیده تهیه کنیم؛ به خصوص، مقاله ما برپایه داده های آلما، سهمی بنیادی برای این توضیح عرضه می نماید که کهکشان ام87 چگونه از هسته اش فواره های بسیار پرقدرت انرژی و ماده را که فواره های نسبیتی نامیده می شوند تابش می نماید. این فواره ها از ذراتی ساخته می گردد که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می نمایند و به فاصله دست کم 5000 سال نوری از مرکز کهکشان پخش می گردد. در طول سال ها با ابزارهای مختلف از جمله تلسکوپ فضایی هابل مطالعاتی درخصوص فواره های نسبیتی صورت گرفته است اما فقط اکنون با یاری آلما پیروز شدیم توضیح کاملی از ساختارهای میدان مغناطیسی به دست آوریم که این فواره ها را احاطه نموده اند. تحلیل های کامل داده های مربوط به نور قطبشی که برای این نتیجه نو لازم است تا دو سال دیگر هم جمع آوری می گردد. باید بگویم کاری که من در سکان راهنمایی آن بودم و مسؤولیتی عظیم به عهده ام گذاشته بود تلاشی شگرف به تعداد می رود زیرا نشان می دهد هرچند آلما عنصر مهمی در شبکه ای اچ تی است اما خودش هم به تنهایی بسیار ارزشمند است.

درباره ویژگی تصویر نو در نور قطبیده برایمان بگویید.

تصویر نو، اولین مقدار گیری نور قطبیده را ارائه می دهد. این پدیده حضور میدان های مغناطیسی را نشان می دهد، به ویژه، شدت و جهت قطبش - که در عکس به صورت خطوط و رگه هایی قابل رویت، دیده می گردد - نقشه برداری از خطوط میدان مغناطیسی حاضر در لبه داخلی سیاهچاله را میسر نموده است. نور وقتی از بین فیلترهای مشخصی عبور می نماید قطبیده می گردد؛ برای مثال وقتی از عدسی های عینک های آفتابی پُلاریزه عبور می نماید، پدیده مشابه زمانی پیش می آید که نور از منطقه ها بسیار گرم فضا که با میدان های مغناطیسی احاطه شده اند عبور کند. این گونه به راحتی می توان فهمید که توزیع خطوط قطبیده تصادفی نیست؛ بلکه توزیعی منظم است و این یعنی پلاسمای نزدیک سیاهچاله ای که این تابش را منتشر می نماید تحت تاثیر نفوذ یک میدان مغناطیسی منظم نهاده شده است.

کهکشان ام87 چه ویژگی خاصی دارد که سیاهچاله های مرکزی آن برای این پروژه انتخاب شد؟

سیاهچاله مرکز کهکشان ام87 به همراه سیاهچاله قوس ای* (Sgr A*) که در مرکز کهکشان ما نهاده شده است، از سیاهچاله هایی است که ابعاد ظاهری (زاویه ای) بسیار عظیمی دارد که از زمین قابل رصد است. در واقع سیاهچاله های ام87 و قوس ای* تنها سیاهچاله هایی به تعداد می فرایند که با فناوری کنونی قابل آنالیز هستند.

اخترفیزیکدان ها با نقشه برداری از ساختار نور قطبیده ای که از میدان گرانش هسته کهکشان فرار می نماید، به چه یافته ای خواهند رسید؟

شناخت میدان مغناطیسی، بنیادی است زیرا همراه با میدان گرانش یکی از نیروهای اصلی است. بیشتر ماده ای که نزدیک لبه یک سیاهچاله نهاده شده است داخل آن سقوط می نماید اما به هر حال برخی از ذرات پیروز می شوند فرار نمایند و در قالب اشکالی از فواره در فضا پرتاب شوند. برهم کنش میان جاذبه و میدان های مغناطیسی سرنوشت ذراتی را که در مدار پیرامون سیاهچاله می چرخند مشخص می نماید و تصاویر در نور قطبیده دقیقا کلید ما برای درک این نکته است که میدان مغناطیسی چگونه اجازه می دهد سیاهچاله ماده را غوطه ور و فواره های پرقدرت را تابش کند. بنابراین قطبیده شدن نور حامل اطلاعاتی است که به ما امکان می دهد فیزیک سیاهچاله ها را بهتر درک کنیم.

هرچند عکس تاریخی سیاهچاله کهکشان ام87 برنده جایزه نوبل فیزیک نشد اما به نظر شما این تصویر به کارگروه نوبل برای جایزه نوبل فیزیک سال 2020 انگیزه های لازم را ارائه کرد؟

گرچه این مسأله هرگز بین دلایل رسمی برای جایزه نوبل فیزیک سال 2020 نقل نشد اما شخصا فکر می کنم که نتایج پیشگام تلسکوپ افق رویداد، علاقه ای دوباره به مطالعه سیاهچاله ها به وجود آورد. تصویر ماندگار 21 فروردین 1398/10آوریل 2019 که از سیاهچاله مرکزی کهکشان ام87 منتشر شد و یک روز بعد نه فقط در ایالات متحده و کشورهای اروپایی که روی صفحه اول تمام روزنامه های مهم آسیا و آمریکای لاتین نهاده شد، تاثیر بسیار زیادی بر مردم گذاشت. در حقیقت بر اساس برخی آمارها نیمی از جمعیت دنیا تحت تاثیر این عکس نهاده شدند؛ تاثیری که پیش از این مشابه آن را فقط در خصوص تصویر اولین گام انسان بر ماه دیده بودیم. از این رو بسیار مفتخریم که این نتیجه - که به حتم نتیجه ای تاریخی است- نه فقط مورد توجه جامعه علمی که به خصوص مورد توجه عموم مردم و رسانه ها هم نهاده شد و اشتیاقی تقریبا غیرمنتظره را نشان داد. به همین علت فکر می کنم این رویداد می تواند مورد توجه اعضای کمیسیون نوبل هم نهاده شده باشد و امیدوارم نوبل فیزیک 2020 آخرین جایزه نوبلی نباشد که به پژوهش های مربوط به سیاهچاله ها اعطا می گردد.

هدا عربشاهی - دانش / روزنامه وبلاگ غزل