اولین عکس‌های سیاه‌چاله و راز جت‌های قدرتمند فضایی با تلسکوپ افق رویداد

تلسکوپ افق رویداد و رمز و راز سیاه‌چاله‌ها

با اولین عکس‌هایی که از سیاه‌چاله‌ها دیده شد، حالا تلسکوپ افق رویداد (EHT) آماده‌ست تا نشون بده این سیاه‌چاله‌ها چطوری جت‌های پرقدرتی رو به فضا پرتاب می‌کنن. یه گروه پژوهشی به سرپرستی آنه‌-کاترین باشکو از دانشگاه تکنولوژی چالمرز سوئد، نشون دادن که EHT می‌تونه عکس‌های خارق‌العاده‌ای از یه سیاه‌چاله خیلی بزرگ و جت‌هاش تو کهکشان NGC 1052 بگیره. اندازه‌گیری‌هایی که با تلسکوپ‌های رادیویی انجام دادن، وجود میدان‌های مغناطیسی قوی نزدیک لبه سیاه‌چاله رو هم تأیید می‌کنه.

پرسش اساسی این پژوهش چی بود؟

سوال اصلی که دانشمندا دنبالش بودن این بود که سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر چطور جریان‌هایی به عظمت یه کهکشان از ذرات پرانرژی – که بهشون جت می‌گن – رو با سرعت نزدیک به نور به فضا پرتاب می‌کنن؟ الان، محققان یه قدم بزرگ به سمت جواب این سوال برداشتن، با اندازه‌گیری‌های دقیق از مرکز کهکشان NGC 1052 که 60 میلیون سال نوری از زمین فاصله داره. اونا با استفاده از چند تلسکوپ رادیویی، اندازه‌گیری‌های هماهنگی انجام دادن که اطلاعات جدیدی درباره کارکرد یه کهکشان و سیاه‌چاله خیلی بزرگش به ما می‌ده. نتایج این تحقیقات توی یه مقاله تو مجله علمی نجوم و اخترفیزیک منتشر شده (17 دسامبر 2024).

هدفی که امید بخشه و در عین حال سخته

این پروژه زیر نظر آنه‌-کاترین باشکو، که ستاره‌شناس تو رصدخانه فضایی آونسالا و دانشگاه تکنولوژی چالمرزه، انجام شده. اون می‌گه: «مرکز کهکشان NGC 1052، یه هدف امیدبخش برای عکس‌برداری با تلسکوپ افق رویداده، اما این کهکشان ضعیف، پیچیده و از همه منابعی که تا حالا امتحان کردیم، سخت‌تره.»

این کهکشان یه سیاه‌چاله خیلی بزرگ داره که منبع دو جت قدرتمنده که هزاران سال نوری به سمت فضا کشیده شدن. ادواردو راس، یکی از اعضای تیم و ستاره‌شناس توی مؤسسه ماکس پلانک برای نجوم رادیویی تو بن آلمان، می‌گه: «ما می‌خوایم نه تنها سیاه‌چاله رو بررسی کنیم، بلکه منبع جت‌هایی که از شرق و غرب سیاه‌چاله به سمت ما پرتاب می‌شن رو هم زیر نظر بگیریم.»

این تیم با استفاده از فقط 5 تا تلسکوپ از شبکه جهانی EHT، از جمله ALMA (آرایه میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما) در شیلی، اندازه‌گیری‌ها رو انجام دادن. این ترکیب، بهترین تخمین از پتانسیل مشاهدات آینده رو فراهم می‌کنه و با نتایج اندازه‌گیری‌های تلسکوپ‌های دیگه تکمیل شده. آنه‌-کاترین باشکو می‌گه: «برای یه هدف به این ضعفی و ناشناخته‌ای، مطمئن نبودیم که اصلاً داده‌ای دریافت کنیم یا نه. اما این استراتژی جواب داد، به‌خصوص به‌خاطر حساسیت ALMA و اطلاعات تکمیلی از تلسکوپ‌های دیگه.»

تصاویر موفق در آینده‌ای نزدیک

دانشمندا الان مطمئن شدن که با توجه به دو تا اطلاعات کلیدی جدید، عکس‌برداری‌های موفق در آینده امکان‌پذیره: محیط اطراف سیاه‌چاله با درخشندگی خوبی در فرکانس مناسب امواج رادیویی می‌درخشه، به‌طوری که می‌شه با تلسکوپ افق رویداد (EHT) اندازه‌ش گرفت. اندازه ناحیه‌ای که جت‌ها توش شکل می‌گیرن، تقریباً اندازه حلقه M 87* هستش و برای عکس‌برداری با قدرت کامل EHT کاملاً کافیه.

دانشمندا از روی همین اندازه‌گیری‌ها، میدان مغناطیسی نزدیک به افق رویداد سیاه‌چاله رو هم تخمین زدن. قدرت این میدان، 2.6 تسلا هستش، که تقریباً 40 هزار برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمینه. این هم با تخمین‌های قبلی که برای این کهکشان داشتن، هم‌خوانی داره. متیاس کادلر می‌گه: «این یه میدان مغناطیسی خیلی قویه که فکر می‌کنیم می‌تونه جلوی سقوط مواد به داخل سیاه‌چاله رو بگیره. این قضیه می‌تونه به راه‌اندازی دو جت کهکشان کمک کنه.»

با وجود سختی‌ها، آینده برای ستاره‌شناس‌های رادیویی روشنه، چون اونا خودشون رو برای نسل‌های جدید شبکه‌های تلسکوپی مثل ngVLA (تلسکوپ خیلی بزرگ نسل بعدی) و ngEHT (تلسکوپ افق رویداد نسل بعدی) آماده می‌کنن. متیاس کادلر، عضو تیم و ستاره‌شناس دانشگاه وورزبورگ آلمان، می‌گه: «اندازه‌گیری‌هامون یه ایده واضح‌تری درباره این‌که چطوری مرکز کهکشان تو طول موج‌های مختلف می‌درخشه، به ما می‌ده. طیفش تو طول موج‌های حدود یه میلی‌متر درخشش داره، جایی که می‌تونیم واضح‌ترین عکس‌ها رو بگیریم. تو طول موج‌های کمی بلندتر، حتی درخشان‌ترم هست که این باعث می‌شه به هدف اصلی برای نسل بعدی تلسکوپ‌های رادیویی تبدیل بشه.»

کمی بیشتر درباره این تحقیق…

مقاله تحقیقاتی با عنوان “فرضیه مرکزی در NGC 1052” نوشته‌ی آن-کاترین باشکو (دانشگاه تکنولوژی چالمرز، سوئد) و 286 همکار، تو مجله نجوم و اخترفیزیک چاپ شده. تیم تحقیق شامل دانشمندایی از چالمرز، جان کانوی و مایکل لیندکوئیست (هر دو از رصدخانه فضایی آونسالا) و کیارا چکوبلو (الان تو AI سوئد) هم می‌شه.

این اندازه‌گیری‌ها توسط پنج تا تلسکوپ توی شبکه EHT انجام شده: ALMA (تلسکوپ بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما) در شیلی، تلسکوپ 30 متری IRAM در اسپانیا، تلسکوپ جیمز کلارک مکسول (JCMT) و آرایه زیرمیلی‌متری (SMA) در هاوایی، و تلسکوپ قطب جنوب (SPT) در قطب جنوب. این اندازه‌گیری‌ها با اندازه‌گیری‌های 14 تا تلسکوپ رادیویی دیگه تو شبکه GMVA (آرایه جهانی میلی‌متری VLBI) تو اسپانیا، فنلاند و آلمان تکمیل شده، که شامل تلسکوپ 20 متری رصدخانه فضایی آونسالا، سوئد، و تلسکوپ‌های VLBA (آرایه خیلی طولانی) در آمریکا هم هستش.

همکاری EHT شامل بیش از 400 پژوهشگر از آفریقا، آسیا، اروپا، آمریکای شمالی و جنوبی می‌شه. این همکاری بین‌المللی هدفش اینه که دقیق‌ترین عکس‌ها از سیاه‌چاله‌ها رو با ساختن یه تلسکوپ مجازی که اندازه زمین هستش، ثبت کنه.