تلسکوپ افق رویداد: نگاه نزدیک به سیاه‌چاله و جت‌های آن

تلسکوپ افق رویداد و کشف سیاه‌چاله‌ها

پس از گرفتن اولین تصاویر از سیاه‌چاله‌ها، تلسکوپ افق رویداد (EHT) آماده است تا نشان دهد چگونه سیاه‌چاله‌ها جت‌های قدرتمندی را به فضا پرتاب می‌کنند. اکنون، یک تیم تحقیقاتی به رهبری آنه-کاترین باچکو از دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد نشان داده است که EHT قادر خواهد بود تصاویر هیجان‌انگیزی از یک سیاه‌چاله فوق‌العاده بزرگ و جت‌های آن در کهکشان NGC 1052 ارائه دهد. اندازه‌گیری‌هایی که با استفاده از تلسکوپ‌های رادیویی متصل به هم انجام شده، همچنین وجود میدان‌های مغناطیسی قوی در نزدیکی لبه سیاه‌چاله را تأیید می‌کند.

سوال اصلی تحقیق

سوال اصلی برای دانشمندان این پروژه این بود که چگونه سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده بزرگ، جریاناتی به اندازه کهکشان از ذرات پرانرژی — که به آن‌ها جت گفته می‌شود — را با سرعت نزدیک به نور به فضا پرتاب می‌کنند؟ اکنون، دانشمندان یک گام مهم به سمت پاسخ به این سوال برداشته‌اند، با اندازه‌گیری‌های دقیق از مرکز کهکشان NGC 1052 که در فاصله ۶۰ میلیون سال نوری از زمین واقع شده است. این دانشمندان با استفاده از چندین تلسکوپ رادیویی، اندازه‌گیری‌های هماهنگی انجام دادند که بینش‌های جدیدی درباره عملکرد یک کهکشان و سیاه‌چاله فوق‌العاده بزرگ آن ارائه می‌دهد. نتایج این تحقیق در مقاله‌ای که در مجله علمی نجوم و اخترفیزیک در تاریخ ۱۷ دسامبر ۲۰۲۴ منتشر شده، گزارش شده است.

هدف امیدوارکننده اما چالش‌برانگیز

این کار به رهبری آنه-کاترین باچکو، ستاره‌شناس در رصدخانه فضایی آونسالا و دانشگاه فناوری چالمرز انجام شده است. او می‌گوید: “مرکز این کهکشان، NGC 1052، یک هدف امیدوارکننده برای تصویربرداری با تلسکوپ افق رویداد است، اما این کهکشان ضعیف، پیچیده و چالش‌برانگیزتر از تمام منابع دیگری است که تا کنون تلاش کرده‌ایم.”

کهکشان دارای یک سیاه‌چاله فوق‌العاده بزرگ است که منبع دو جت قدرتمند است که هزاران سال نوری به سمت فضا کشیده می‌شوند. ادواردو راس، عضو تیم و ستاره‌شناس در موسسه ماکس پلانک برای نجوم رادیویی در بن، آلمان، می‌گوید: “ما می‌خواهیم نه تنها سیاه‌چاله را بررسی کنیم، بلکه همچنین منبع جت‌هایی که از سمت شرق و غرب سیاه‌چاله به سمت زمین پرتاب می‌شوند را نیز بررسی کنیم.”

این تیم با استفاده از تنها پنج تلسکوپ از شبکه جهانی EHT، از جمله ALMA (آرایه میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما) در شیلی، اندازه‌گیری‌ها را انجام دادند. این پیکربندی به بهترین شکل ممکن تخمین پتانسیل مشاهدات آینده را فراهم می‌کند و با نتایج اندازه‌گیری‌های سایر تلسکوپ‌ها تکمیل شده است. آنه-کاترین باچکو می‌گوید: “برای چنین هدف ضعیف و ناشناخته‌ای، مطمئن نبودیم که آیا اصلاً داده‌ای دریافت خواهیم کرد یا نه. اما این استراتژی جواب داد، به‌ویژه به لطف حساسیت ALMA و داده‌های مکمل از بسیاری دیگر از تلسکوپ‌ها.”

تصاویر موفق در آینده ممکن است

دانشمندان اکنون متقاعد شده‌اند که با توجه به دو اطلاعات کلیدی جدید، تصویربرداری موفق در آینده امکان‌پذیر خواهد بود: محیط اطراف سیاه‌چاله به طرز درخشانی در فرکانس مناسب امواج رادیویی می‌درخشد، به طوری که می‌توان با استفاده از تلسکوپ افق رویداد (EHT) آن را اندازه‌گیری کرد. اندازه ناحیه‌ای که جت‌ها در آن شکل می‌گیرند، مشابه اندازه حلقه M 87* است و به راحتی برای تصویربرداری با قدرت کامل EHT کافی است.

از اندازه‌گیری‌های خود، دانشمندان همچنین قدرت میدان مغناطیسی نزدیک به افق رویداد سیاه‌چاله را تخمین زده‌اند. قدرت این میدان، ۲.۶ تسلا، حدود ۴۰,۰۰۰ برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین است. این با تخمین‌های قبلی برای این کهکشان همخوانی دارد. متیاس کادلر می‌گوید: “این یک میدان مغناطیسی به شدت قوی است که ما فکر می‌کنیم احتمالاً می‌تواند از سقوط مواد به درون سیاه‌چاله جلوگیری کند. این امر می‌تواند به راه‌اندازی دو جت کهکشان کمک کند.”

با وجود چالش‌های موجود، آینده برای اخترشناسان رادیویی روشن به نظر می‌رسد، زیرا آن‌ها برای نسل‌های جدید شبکه‌های تلسکوپ، مانند ngVLA (تلسکوپ بسیار بزرگ نسل بعدی) و ngEHT (تلسکوپ افق رویداد نسل بعدی) آماده می‌شوند. متیاس کادلر، عضو تیم و اخترشناس دانشگاه وورزبورگ آلمان، می‌گوید: “اندازه‌گیری‌های ما ایده واضح‌تری از چگونگی درخشش مرکز درونی کهکشان در طول موج‌های مختلف به ما می‌دهد. طیف آن در طول موج‌های حدود یک میلی‌متر درخشان است، جایی که ما می‌توانیم واضح‌ترین تصاویر را امروز تهیه کنیم. در طول موج‌های کمی بلندتر، حتی درخشان‌تر است که آن را به هدف اصلی برای نسل بعدی تلسکوپ‌های رادیویی تبدیل می‌کند.”

بیشتر درباره تحقیق

مقاله تحقیقاتی با عنوان “مرکز فرضی در NGC 1052” نوشته آن-کاترین باچکو (دانشگاه فناوری چالمرز، سوئد) و ۲۸۶ نویسنده همکار، در نشریه نجوم و اخترفیزیک منتشر شده است. تیم تحقیقاتی همچنین شامل دانشمندان چالمرز، جان کانوی و مایکل لیندکوئیست (هر دو از رصدخانه فضایی آونسالا) و کیارا چکوبلو (اکنون در AI Sweden) است.

این اندازه‌گیری‌ها توسط پنج تلسکوپ در شبکه EHT انجام شده است: ALMA (تلسکوپ بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما) در شیلی، تلسکوپ ۳۰ متری IRAM در اسپانیا؛ تلسکوپ جیمز کلارک مکسول (JCMT) و آرایه زیرمیلی‌متری (SMA) در هاوایی؛ و تلسکوپ قطب جنوبی (SPT) در قطب جنوب. این اندازه‌گیری‌ها با اندازه‌گیری‌های ۱۴ تلسکوپ رادیویی دیگر در شبکه GMVA (آرایه جهانی میلی‌متری VLBI) در اسپانیا، فنلاند و آلمان، از جمله تلسکوپ ۲۰ متری در رصدخانه فضایی آونسالا، سوئد، و تلسکوپ‌های VLBA (آرایه بسیار طولانی) در ایالات متحده، تکمیل شده است.

همکاری EHT شامل بیش از ۴۰۰ پژوهشگر از آفریقا، آسیا، اروپا، آمریکای شمالی و جنوبی است. این همکاری بین‌المللی هدف دارد تا دقیق‌ترین تصاویر سیاه‌چاله‌ها را با ایجاد یک تلسکوپ مجازی به اندازه زمین به ثبت برساند.