یافته های نو از تصویر جدید سیاهچاله

به گزارش بانیما، از زمانی که آلبرت اینشتین نظریه نسبیت عام را ارائه کرد بیش از یک قرن می گذرد. در این نظریه نه تنها فضا و زمان با هم در نظر گرفته می شوند بلکه نیروی گرانش به دلیل خمیدگی در هندسه فضا و زمان به وجود می آید.

این توصیف انقلابی گرانش طی صدسال اخیر آزمون های متعددی را با پیروزیت تجربه نموده است. نظریه نسبیت عام اینشتین وجود پدیده هایی حیرت انگیز و همچنین اجرام باورنکردنی را پیش می کشد.

پدیده ای مثل امواج گرانشی یا اجرامی مثل سیاهچاله ها. این نظریه می گوید اجرامی بسیار فشرده و متراکم در عالم وجود دارد و هیچ چیز را یارای گریز از جاذبه گرانشی شدید آنها نیست. حتی نور هم نمی تواند از آن فرار کند. از این روست که دیده نمی شوند؛ سیاه و تاریکند اما وجود دارند! چنین اجرامی سیاهچاله نام گرفتند و دهه هاست اخترشناسان به دنبال یافتن آنها هستند.

تحول بزرگ در حوزه شناخت سیاهچاله ها کمتر از دو سال پیش رخ داد: اخترشناسان پیروز شدند از محیط پیرامون یک سیاهچاله به طور مستقیم تصویربرداری نمایند. برای نخستین بار آدمی یک حلقه نورانی در اطراف سیاهچاله ای بزرگ در فاصله 55میلیون سال نوری را به نظاره نشست. در مرکز کهکشانM87 یک سیاهچاله بزرگ جا خوش نموده که همه چیز را می بلعد.

اخترشناسان به یاری مجموعه ای از رادیوتلسکوپ ها پیروز شدند تابش رادیویی گسیل شده از محیط پیرامون سیاهچاله مرکزی کهکشانM87 را ثبت نمایند؛ البته ماده داغ اطراف این سیاهچاله می تواند تابش های مختلفی گسیل کند ولی همه آنها به ما نمی رسد.

در طول موج 3/1میلی متر امکان دریافت تابش های ارسالی از سیاهچاله روی زمین وجود دارد اما به تازگی دومین تحول بزرگ رخ داد. اخترشناسان به یاری قطبیدگی تابش رادیویی دریافتی از این سیاهچاله پیروز شدند هندسه میدان مغناطیسی در اطراف آن را مشخص نمایند. همچنین به اطلاعات ارزشمندی درباره سیاهچاله مرکزیM87 دست یافتند.

امواج رادیویی در واقع از میدان های الکتریکی و مغناطیسی در حال نوسان تشکیل شده اند. راستای نوسان آنها می تواند تغییر کند اما اگر فقط در یک راستا نوسان داشته باشند در آن صورت تابش موردنظر قطبیده است. برای مثال اگر تابش الکترومغناطیسی از محیطی با میدان مغناطیسی شدید عبور کند، آنگاه قطبیده خواهد شد.

با آنالیز این تابش قطبیده می توان ویژگی های محیط نظیر دما، چگالی و حتی شدت و جهت میدان مغناطیسی را مشخص کرد. در خصوص سیاهچاله مرکزی کهکشانM87 دقیقا چنین کاری انجام شد.

اکنون از سیاهچاله عکسبرداری شده چه می دانیم؟

اندازه سیاهچاله مرکزی بیش از 200برابر فاصله زمین تا خورشید است. تابش رادیویی دریافتی از خود سیاهچاله نیست، بلکه از محیط پیرامون آن است.

این تابش هنگام عبور از محیط پلاسمایی اطراف سیاهچاله قطبیده می گردد. بر این اساس شدت میدان مغناطیسی در قرص گازی پیرامون سیاهچاله بین یک تا30گوس به دست آمد. برای مقایسه توجه کنید که میدان مغناطیسی در سطح زمین حدود یک گوس است.

از طرف دیگر هندسه میدان مغناطیسی بسیار جالب توجه به دست آمد.مدت هاست اخترشناسان جت هایی پرسرعت از ماده را در اطراف سیاهچاله ها رصد می نمایند. سرعت پرتاب مواد در این جت ها بسیار زیاد است و از این رو اندازه شان ممکن است به هزاران سال نوری برسد.

پرسش اصلی این است که چه سازوکاری باعث شده جت ها به وجود آیند؟ براساس نظریه ها یکی از عوامل بسیار موثر میدان مغناطیسی است اما تا به امروز شواهد رصدی چندانی از درستی این نظریه های پرتاب جت در دست نبود.

مشخص هندسه و شدت میدان مغناطیسی در اطراف سیاهچاله مرکزی کهکشانM87 حکایت از آن دارد که میدان مغناطیسی نقش کلیدی در پرتاب جت در این سامانه دارد. فرآیندی که به نظر می رسد در سایر سیاهچاله ها نیز رخ می دهد.

اخترشناسان می گویند دمای قرص پلاسمایی اطراف سیاهچاله را بین 10میلیارد تا 120میلیارد کلوین محاسبه نموده اند. (کلوین یک مقیاس مطلق دما در ترمودینامیک است که در آن صفر مطلق یا سردترین دمای ممکن صفر کلوین نام دارد) دمای این قرص پلاسمایی بسیار بالاتر از دمای مرکز خورشید است که قریب به 27میلیون درجه تخمین زده می گردد.

این در حالی است که دمای سطح خورشید 5778کلوین است. همچنین جرم این سیاهچاله حدود شش ونیم میلیارد برابر جرم خورشید برآورد می گردد. به این ترتیب یک سیاهچاله اَبَر پُرجرم در احاطه یک محیط گازی پلاسمایی بسیار داغ و مغناطیده است.

گرانش سیاهچاله ماده داغ پلاسمایی را به سمت خودش می کشد و بخشی از آن را می بلعد و البته بخش دیگری از همین ماده به صورت جت به بیرون پرتاب می گردد. این میدان مغناطیسی است که سازوکار موثر و انرژی لازم برای پرتاب پلاسمای داغ را به صورت جت فراهم می نماید.

همچنین اخترشناسان توانستند مقدار جرمی را به دست آورند که درون سیاهچاله مرکزی می ریزد. این سیاهچاله بزرگ سالانه معادل 100تا700 برابر جرم زمین را می بلعد. این که چه بر سر این ماده می آید، دقیقا روشن نیست.

از درون سیاهچاله هیچ تابشی دریافت نمی گردد؛ بنابراین از سرنوشت ماده ریخته شده درون سیاهچاله نمی توانیم اطلاعی به دست آوریم.

به این ترتیب به نظر می رسد اخترشناسان در مطالعه عالم وارد مرحله نوینی شده اند. سیاهچاله ها که زمانی کمتر کسی تصور می کرد اصلا وجود داشته باشند، اکنون نه تنها موجودیت آنها تأیید شده بلکه امکان تصویربرداری مستقیم و مطالعه آنها وجود دارد و در آینده نزدیک شاهد کشفیات حیرت انگیز بیشتری در این زمینه خواهیم بود.

دکتر محسن شادمهری - دانشیار گروه فیزیک دانشگاه گلستان / روزنامه خبرنگاران