تلسکوپ مجازی می‌تواند سیاهچاله‌ها را شناسایی کند

شبکه تلسکوپ‌ها در سرتاسر جهان از جمله ALMA در شیلی (که در تصویر نشان داده شده است) برای ایجاد یک تصویر تلسکوپی از رویداد Horizon مشغول به کار هستند.

دیدن سیاهچاله‌ها برای تلسکوپ‌ها امکان پذیر نیست. گرانش شدید آنها مانع عبور از نور می‌شود. این بدان معنی است که قلب تاریک این قهرمانان کیهانی کاملا نامرئی باقی می‌ماند. با این حال، سیاهچاله‌های غول آسا در مرکز کهکشان‌ها ممکن است خودشان را از طریق ذرات روشن اطرافشان شارژ کنند و ممکن است توسط نور ستاره‌های نزدیک که دیده می‌شوند و سپس از بین می‌روند بتوان آنها را تشخیص داد و دید. اطراف سیاهچاله‌ها با دیسک‌های تبدیلی احاطه شده‌اند که دیسک‌های درخشانی را در اطراف آنها ساخته‌اند.

سیاهچاله چیست؟

دانشمندان اکنون شبکه‌ای هوشمند از هشت تلسکوپ رادیویی ایجاد کرده‌اند. آنها به طور موثر چشمی از روی زمین برای کاوش کردن آسمان می‌سازند و آنها فقط افق رویداد سیاهچاله را مشاهده می‌کنند یعنی لبه‌ای که در آن هیچ چیزی دیده نمی‌شود. این محیط را می‌توان بر روی دیسک سیاه و سفید دیافراگم مشاهده کرد.

در آوریل 2017، این به اصطلاح رویداد افق سیاهچاله، یا EHT، با جمع آوری داده‌ها، اولین تصویر سیاهچاله را به دست آورد که در داخل کهکشان M87 قرار دارد.

آوی لوب می‌گوید: هیچ چیز بهتر از داشتن تصویر نیست. او یک متخصص فیزیک در دانشگاه هاروارد در کمبریج، ماساچوست است. اگرچه دانشمندان بسیاری از مدارک غیرمستقیمی را برای اثبات وجود سیاهچاله‌ها در نیم قرن اخیر جمع آوری کرده‌اند، او یادآور می‌شود که دیدن بهتر و مستدل‌تر است.

با این حال، اولین تصویری که از یک سیاهچاله، طراحی شده بود، دارای سوراخ‌های سیاه و مرواریدی کوچکی بود که روی بخشی از آسمان قرار می‌گیرند و آنها خیلی دور هستند به شکلی که هاله نور موجود در اطراف برخی از آنها به نظر می‌رسد بسیار ضعیف است. در پروژه تصویربرداری از سیاهچاله M87، هشت رصدخانه در سراسر جهان مورد نیاز بود.

راه حلی برای تصویر برداری از سیاهچاله

سیاه چاله فوق العاده‌ای که در داخل M87 بود دارای وزنی در حدود 6.5 میلیارد برابر وزن خورشید ماست. اما از 55 میلیون سال نوری مشاهده شده، که به نظر می‌رسد که کوچکترین سیاهچاله در آسمان است. آن را کوچکتر از یک پرتقال می‌توان مشاهده کرد. با این حال، سیاهچاله M87 بزرگترین سیاهچاله‌ای است که در آسمان دیده می‌شود.

فقط یک تلسکوپ با رزولوشن EHT می‌تواند چنین چیز بسیار کوچکی را انتخاب کند. وضوح تلسکوپ به قطر آن بستگی دارد: هرچه صفحه آن بزرگتر باشد، دید بهتر است. بنابراین گرفتن یک تصویر واضح حتی از یک سیاهچاله فوق العاده بزرگ، نیاز به یک تلسکوپ رادیویی به اندازه یک سیاره داشت.

لوب، که در پروژه EHT دخیل نبوده است، توضیح می‌دهد: ستاره شناسان امواج رادیویی را که توسط بسیاری از تلسکوپ‌ها دیده می‌شوند را با هم ترکیب می‌کنند. این باعث می‌شود که تلسکوپ‌ها به صورت یک تلسکوپ واحد غول پیکر کار کنند و قطر آن تلسکوپ مجازی برابر با طول طولانی‌ترین فاصله یا پایه بین دو تلسکوپ در این شبکه است. برای EHT در سال 2017، این فاصله از قطب جنوب تا اسپانیا بود.

تلسکوپ و جمع آوری تصاویر!

EHT همیشه آرایه برو روی hotshot بود که امروزه نیست. در سال 2009، یک شبکه کوچکتر متشکل از چهار رصدخانه در آریزونا، کالیفرنیا و هاوایی، پایه یک جت پلاسما را از مرکز سیاه چاله M87 تشخیص دادند. اما این تلسکوپ کوچک هنوز قدرت بزرگنمایی برای نشان دادن سیاهچاله خود را نداشت.

با گذشت زمان، EHT رصدخانه‌های رادیویی جدیدی را استخدام کرد و تا سال 2017، هشت ایستگاه در شمال امریکا، هاوایی، اروپا، آمریکای جنوبی و در قطب جنوب وجود داشت. در میان تازه واردین، بزرگترین آرایه مربوط به آتاکاما یا ALMA بود که در یک فلات بلند در شمال شیلی واقع شده است. ALMA با داشتن یک ظرف ترکیبی بزرگتر از یک استادیوم فوتبال آمریکایی امواج رادیویی بیشتری را نسبت به دیگر امواج رادیویی جمع آوری می‌کند.

وینسنت فیش می‌گوید: "ALMA همه چیز را تغییر داد. او می‌گوید: چیزی که ما تا به حال به سختی تلاش کرده بودیم تا قبل از آن تشخیص دهیم، با آن به راحتی قابل مشاهده بود. او یک اخترشناس در رصدخانه Haystack MIT در استفورد، ماساچوست است.

مجموع قطعات آنها

کمپین‌های نظارت بر EHT در 10 روز آینده در اواخر ماه مارس یا اوایل آوریل بهترین تصاویر را خواهند گرفت. این زمانی است که شرایط آب و هوایی در هر رصدخانه‌ای وعده داده است تا بهترین تصاویر آسمانی را ارائه شود. بزرگترین دشمن پژوهشگران ستاره شناسی، وجود آب در جو است، مانند باران یا برف. این می‌تواند امواج رادیویی میلیمتری که طول موج تلسکوپ‌های EHT را تنظیم می‌کنند، مسدود کند.
برنامه ریزی برای هماهنگی آب و هوا در قاره‌های مختلف می‌تواند یک سردرد بزرگ باشد.جفری بوره در موسسه آکادمی نجوم و فیزیک سینیکا در هیلو، هاوایی کار می‌کند. این ستاره شناس می‌گوید: "هر روز صبح" در یک کمپین EHT، " تماس‌های تلفنی بی‌شماری برای تجزیه و تحلیل داده‌های آب و هوایی و آماده کردن تلسکوپ وجود دارد." پس از آن، "ما تصمیم می‌گیریم که زمان مشاهده چه هنگام باشد." محققان در شرایط شگفت انگیزی هستند.

هنگامی که آسمان به اندازه کافی برای مشاهده روشن است، محققان شبکه تلسکوپ‌ها را در هر رصدخانه EHT به سمت مجاورت سیاهچاله غول پیکر هدایت می‌کنند و شروع به جمع آوری امواج رادیویی می‌کنند. اطلاعات هر یک از این ایستگاه‌ها به نظر بی معنی می‌رسند. اما هنگامی که با هم جمع می‌شوند، می‌توانند ظاهر یک سیاه چاله را نشان دهند.

در اینجاست که چگونگی عملکرد یک منبع رادیویی را با یک هدف مشخص می‌توانید تعیین کنید. در این مورد، شکل ظاهری سیاهچاله حلقوی است. برای اهداف ساده، مانند ستاره‌های منفرد، امواج رادیویی دو تلسکوپ، می‌توانند اطلاعات کافی برای محققان را فراهم کنند تا دریابند که چگونه نور در آسمان پخش می‌شود. اما یک سیاهچاله یک منبع نور پیچیده برای تصویری است، بنابراین محققان به اطلاعات بیشتری نیاز دارند تا چگونگی تعامل امواج رادیویی یک سیاهچاله را بررسی کنند.

محققان به منظور جمع آوری مشاهدات از هر رصدخانه، باید وقت دقیق آنها را با هم تطبیق دهند، بنابراین ستاره شناسان از ساعت‌های اتمی استفاده می‌کنند. داده‌های زیادی برای تایپ زمان وجود دارد و در آخرین آزمایش، داده‌ها را با نرخ 64 گیگابایت در ثانیه ثبت کرده‌اند.

سپس این داده‌ها به مؤسسه مکس پلانک رادیو نجوم در بون آلمان منتقل می‌شود. در آنجا داده‌ها در نوع خاصی از ابر رایانه پردازش می‌شوند و همبستگی آنها به دست می‌آید.

منبع : ساینس نیوز فور استیودنتس