اولین تصویر از سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری را داریم

اولین تصویر از سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری را داریم

چهار و نیم میلیارد سال پیش، نقطه آبی کم رنگ ما در آوار باقی مانده از تولد یک ستاره متولد شد. از آن زمان، ما در یک رقص کیهانی محبوس شده ایم. زمین به دور خورشید می چرخد؛ و خورشید به دور مرکز کهکشان می چرخد ​​- قلب تاریک و مرموز کهکشان راه شیری.

 

در قلب تاریکی که کل کهکشان به دور آن می چرخد، سیاهچاله ای عظیم به نام Sagittarius A* قرار دارد که جرم آن تقریباً ۴.۳ میلیون برابر خورشید است. ما توانسته‌ایم حضور آن را استنباط کنیم، و آن را بر اساس حرکات اجسام اطراف آن اندازه‌گیری کنیم، اما هرگز خود جسم را ندیده‌ایم.

هرگز، یعنی تا کنون.

این تصویر در بالای صفحه – شبیه یک دونات نارنجی تار با شکوه – گرد و غبار اطراف و سایه خود Sgr A* است که برای اولین بار توسط بشریت به لطف کار سخت رویداد دیده می شود. همکاری تلسکوپ افق.

“ما از اینکه چقدر اندازه حلقه با پیش‌بینی‌های تئوری انیشتین در مورد هدف نسبیت عام،” جفری بوور از Academia Sinica در تایپه.

“این مشاهدات بی سابقه درک ما از آنچه در مرکز کهکشان ما اتفاق می افتد بسیار بهبود بخشیده است و بینش جدیدی در مورد چگونگی این غول سیاهچاله ها با محیط اطراف خود تعامل دارند.”

eso2208 eht mwaما نمی توانیم از خیره شدن دست برداریم. اولین تصویر از Sgr A*. (همکاری EHT)

این دستاورد سه سال پس از انتشار اولین تصویری که تاکنون از سایه سیاه چاله به دست آمده است – یک سیاهچاله بسیار پرجرم به نام M87*، با جرم ۶.۵ میلیارد برابر خورشید، در مرکز کهکشانی در فاصله ۵۵ میلیون سال نوری از ما.

Sgr A* به طور قابل توجهی به ما نزدیکتر است، در فاصله ای حدود ۲۵۸۰۰ سال نوری. اما دو سیاهچاله چالش های بسیار متفاوتی را ارائه کردند.

eso2208 eht mweمقایسه اندازه M87* و Sgr A*. (همکاری EHT، قدردانی: Lia Medeiros، xkcd)

تلاش برای تصویربرداری از سیاهچاله، تلاش برای تصویرسازی نامرئی است. سیاهچاله ها هیچ تشعشعی را که ما بتوانیم تشخیص دهیم از خود ساطع نمی کنند. آنها به قدری متراکم هستند که از نقطه خاصی به نام افق رویداد می گذرند، حتی نور، سریع ترین چیز شناخته شده در کیهان، نمی تواند به سرعت فرار از کشش گرانشی خود دست یابد.

M87* است. چیزی که ما از آن به عنوان یک هسته فعال کهکشانی یاد می کنیم. این بدان معناست که در حال تغذیه است – توسط یک دیسک عظیم از غبار و گاز احاطه شده است که به داخل سیاهچاله کشیده می شود. اصطکاک جنون آمیز و گرانش این ماده را گرم می کند، به طوری که درخشان می درخشد. این همان چیزی است که در تصویر M87* می بینیم، با سایه سیاهچاله در مرکز مواد درخشان.

 

Sagittarius A* ممکن است نزدیکتر باشد… اما هیچ جا نیست. نزدیک به فعال در واقع، اگر Sgr A* یک شخص بود، در هر میلیون سال فقط یک دانه برنج مصرف می کند.

علاوه بر این، مرکز کهکشان راه شیری غلیظ از غبار است که چیزهای زیادی را پنهان می کند. از آنچه در آن است.

دانشمندان قبلاً یک ابر گازی را شناسایی کرده بودند که به دور Sgr A می چرخد. *، یک قرص برافزایشی از سیاهچاله است، اما نسبتاً خنک است و بسیار ضعیف‌تر می‌درخشد. علاوه بر این، از آنجایی که سیاهچاله کوچکتر است، دوره مداری دیسک کوچکتر است، به این معنی که نور در مقیاس های زمانی بسیار سریع تغییر می کند.

“گاز در مجاورت سیاهچاله ها با همان سرعت حرکت می کند – تقریباً به سرعت نور – در اطراف Sgr A* و M87*، اخترشناس Chi-kwan (‘CK) گفت ‘) Chan از دانشگاه آریزونا.

“اما جایی که گاز روزها تا هفته ها طول می کشد تا به دور M87* بزرگتر بچرخد، در Sgr A* بسیار کوچکتر، یک مدار را در عرض چند دقیقه کامل می کند. این بدان معناست که روشنایی و الگوی گاز در اطراف Sgr A* به سرعت در حال تغییر بود، زیرا EHT Collaboration در حال مشاهده آن بود – کمی شبیه تلاش برای گرفتن عکس واضح از یک توله سگ که به سرعت دنبال دم خود می‌رود.”

در داخل، چیزی به خوبی می درخشد طول موج‌های رادیویی – که می‌تواند Sgr A* باشد، اما ما هرگز نتوانستیم نمای دقیقی به دست آوریم برای غلبه بر این چالش‌ها، تلسکوپ افق رویداد هشت تلسکوپ از سراسر جهان را با هم ترکیب کرد که در تلسکوپی به اندازه زمین با وضوح فوق‌العاده با هم کار کردند.

eso2208 eht mwb(همکاری EHT)

بالا: همکاری EHT اولین تصویر (فریم بالایی) از Sgr A* را با میانگین‌گیری هزاران تصویر ایجاد شده با یکدیگر با استفاده از روش‌های محاسباتی مختلف ایجاد کرد – که همه آنها دقیقاً مطابق با داده های EHT این تصویر متوسط ​​ویژگی هایی را که بیشتر در تصاویر متنوع دیده می شود حفظ می کند و ویژگی هایی را که به ندرت ظاهر می شوند را سرکوب می کند.

تصاویر بر اساس ویژگی های مشابه در چهار کلاس دسته بندی شدند که در پایین تصویر بالا مشاهده می کنید. نمودارهای میله ای تعداد نسبی تصاویر متعلق به هر خوشه را نشان می دهد.

 

دانشمندان برای مدتی آینده نتایج باورنکردنی را بررسی خواهند کرد.

 

سیاهچاله های کلان جرم یک راز کیهانی هستند. ما نمی دانیم که چگونه آنها موفق می شوند تا این اندازه بزرگ شوند – Sgr A* در واقع برای یک بسیار کوچک است. از این غول‌ها – یا در وهله اول نحوه شکل‌گیری آنها “>در سپیده دم. با این حال، آنها محرک‌های اصلی در تکامل کیهان هستند. کهکشان های کامل در اطراف آنها می چرخند. آنها تشکیل ستارگان را کنترل می کنند، حتی در خارج از کهکشان های خودشان.

سیاهچاله های کلان پرجرم که ما معمولا مطالعه می کنیم فعال هستند، مانند M87*. دلیلش این است که مواد موجود در فضای اطراف آنها نور ساطع می‌کنند و میدان‌های مغناطیسی سیاه‌چاله‌ها می‌توانند جت‌ها را به فضای بین کهکشانی شتاب دهند، که هر دو می‌توانند درباره خود سیاه‌چاله به ما توضیح دهند.

eso1907hتصویری که آناتومی یک سیاهچاله کلان جرم را نشان می دهد. (ESO)

سکوت Sgr A* ممکن است تصویر را چالش برانگیزتر کرده باشد، اما همین ویژگی آن را به عنوان یک موضوع مطالعه فوق العاده می کند. از آنجایی که مانند سیاهچاله‌های فعال‌تر با نور شعله‌ور نمی‌شود، ممکن است بتوانیم محیط اطراف آن را کمی واضح‌تر ببینیم، که به نوبه خود ممکن است دریچه بهتری به فیزیک افق رویداد به ما بدهد.

این می‌تواند به ما در درک انواع اسرار سیاه‌چاله‌ها، مانند نحوه عملکرد برافزایش، نحوه پرتاب جت‌ها، حتی اینکه آیا نسبیت عام به دقت فضا-زمان شدید در مجاورت یک سیاه‌چاله را توصیف کرده است، کمک کند.

 <.>

به طرز شگفت انگیزی، دو سیاهچاله بسیار شبیه به هم به نظر می رسند. به گفته محققان، این بدان معناست که ما می‌توانیم استنباط‌های خاصی در مورد سیاه‌چاله‌ها انجام دهیم.

“ما دو نوع کهکشان کاملاً متفاوت و دو جرم سیاهچاله بسیار متفاوت داریم، اما نزدیک به لبه این سیاه‌چاله‌ها هستند. به‌طور شگفت‌انگیزی شبیه به نظر می‌رسند،” اخترشناس سرا مارکوف از شورای علمی EHT در دانشگاه آمستردام گفت. در هلند.

“این به ما می‌گوید که نسبیت عام بر این اجرام از نزدیک حکومت می‌کند، و هر تفاوتی که دورتر می‌بینیم باید به دلیل تفاوت در موادی باشد که سیاهچاله‌ها را احاطه کرده است.”

تصویر جدید دریچه جدیدی را برای مطالعه این اجسام شدید باز می کند. یک تصویر از یک سیاهچاله شگفت انگیز است. دو به این معنی است که نه تنها اولین نتیجه واقعی بود، بلکه اکنون یک نقطه مقایسه برای درک نحوه عملکرد این اجرام باورنکردنی و افراطی داریم.

“اکنون می‌توانیم تفاوت‌های بین این دو سیاهچاله کلان پرجرم را مطالعه کنیم تا به دست آوریم. اخترفیزیکدان Keiichi Asada از Academia Sinica گفت: سرنخ های جدید ارزشمندی در مورد نحوه عملکرد این فرآیند مهم.

“ما تصاویری از دو سیاه‌چاله داریم – یکی در انتهای بزرگ و دیگری در انتهای کوچک سیاهچاله‌های کلان پرجرم در کیهان – بنابراین می‌توانیم در آزمایش نحوه رفتار گرانش در این موارد بسیار فراتر برویم. محیط‌ها بیش از هر زمان دیگری.”

نتایج جدید در شماره ویژه The Astrophysical Journal Letters.

شما می توانید کنفرانس مطبوعاتی را در زیر تماشا کنید و وبلاگ زنده ما (اکنون تمام شده) را مشاهده کنید، جایی که ما اعلامیه را در زمان واقعی پوشش دادیم.

همه زمان‌های زیر به UTC و زمانی هستند سفارش. بازخوانی کنید و به پایین بروید تا آخرین به‌روزرسانی‌ها را ببینید. ما هر چند دقیقه یک بار اطلاعات جدیدی اضافه می کنیم.

۱۲.۴۰: بسیار خوب، لحظه فرا رسیده است! ما در لبه صندلی خود هستیم و بسیار هیجان زده هستیم که این لحظه عظیم در نجوم را با همه شما به اشتراک بگذاریم. ما این وبلاگ را هر چند دقیقه یکبار به‌روزرسانی می‌کنیم، بنابراین به بازخوانی ادامه دهید!

۱۲.۴۱: برای کسانی که در حال پیگیری هستند، این چیزی است که تاکنون درباره این اعلامیه می‌دانیم. نتایج حاصل از EHT است که تقریباً سه سال پیش اولین تصویر ما از یک سیاهچاله را به ما داد. ما همچنین می دانیم که نتایج مربوط به کهکشان راه شیری خودمان است … که نشان می دهد شاید ما در شرف دیدن اولین تصویر از سیاهچاله عظیم در مرکز کهکشان خود، Sagittarius A* (Sgr A*) هستیم.

اگر اخترشناسان موفق شده اند تصویر مستقیمی از افق رویداد Sgr A* ایجاد کنند، لحظه ای تاریخی خواهد بود… پس مطمئن شوید که تنقلات و مایعات فراوان در دسترس دارید. شما نمی خواهید این را از دست بدهید.

۱۲.۴۳: فقط این واقعیت نیست که این سیاهچاله در کهکشان خانگی ما قرار دارد که این اعلامیه را بسیار جالب می کند. این در واقع یک شاهکار فوق العاده دشوار است. Sgr A* حدود ۴.۳ میلیون برابر جرم خورشید است و افق رویداد آن ۲۵.۴ میلیون کیلومتر قطر دارد و ۲۵۸۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد. تلاش برای تصویرسازی مانند تلاش برای عکاسی از یک توپ تنیس در ماه است.

۱۲.۴۴: سیاه‌چاله‌ها در بهترین زمان تصویربرداری بسیار دشوار است، زیرا به معنای واقعی کلمه نامرئی هستند. ، تمام تشعشعات الکترومغناطیسی را جذب می کند. اما Sgr A* حتی برای مطالعه دشوارتر است زیرا توسط ابری از غبار و گاز پوشیده شده است.

Sgr A* یک هدف اصلی برای کمپین رصدی EHT در آوریل ۲۰۱۷ بود. اگر ستاره شناسان از افق سیاهچاله تصویربرداری کرده باشند، باید به صورت یک دونات درخشان ظاهر شود. این دیسک برافزایش سیاهچاله است، حلقه ای از گاز و غبار که در حین چرخش به دور Sgr A* تشعشع می کند.

۱۲.۴۵: ۱۵ دقیقه مانده به پایان!

۱۲.۴۸: پخش زنده از مقر رصدخانه فضایی اروپا در آلمان فیلمبرداری می شود. اما به طور همزمان در کنار اطلاعیه های واشنگتن پخش می شود. دی سی، سانتیاگو دی شیلی، مکزیکو سیتی، توکیو و تایپه.

در جریان مستقیم، از این موارد خواهیم شنید:

  • توماس کریشباوم، موسسه ماکس پلانک برای نجوم رادیویی، آلمان

  • سارا ایساون، مرکز اخترفیزیک | هاروارد و اسمیتسونیان، ایالات متحده و دانشگاه رادبود، هلند

  • خوزه ال. گومز، انستیتو اخترفیسیکا اندلس (CSIC)، اسپانیا

  • کریستین فروم، دانشگاه وورزبورگ، آلمان

  • Mariafelicia de Laurentis، دانشگاه ناپل “Federico II” و موسسه ملی فیزیک هسته‌ای (INFN)، ایتالیا  

اعلامیه بنیاد ملی علوم از واشنگتن دی سی شامل موارد زیر خواهد بود:

  • کاترین (کتی) ال. بومن، استادیار محاسبات و علوم ریاضی، مهندسی برق و نجوم در Caltech 

  • وینسنت فیش، دانشمند پژوهشی در رصدخانه MIT Haystack

  • مایکل جانسون، اخترفیزیکدان در مرکز اخترفیزیک | هاروارد و اسمیتسونیان

  • فریال اوزل، استاد نجوم و فیزیک در دانشگاه آریزونا  

ممکن است زیاد به نظر برسد، اما بسیاری از محققان دیگر در این کار دخیل هستند. کافی است که بگوییم، این یک کار بزرگ و مشارکتی بوده است.

شایان ذکر است که همه دانشمندانی که در اینجا فهرست شده‌اند به نوعی، شکل یا شکلی با سیاهچاله‌ها کار می‌کنند.

۱۲.۵۱: تعداد زیادی از آنها وجود دارد. در حال حاضر از جامعه نجوم در توییتر سر و صدا می شود.

blockquote class=”twitter-tweet” readability=”7.003125″>

در اینجا نمایی تنفسی از مرکز کهکشان ما است — موزاییکی از تصاویر مادون قرمز و رادیویی، که هنرمندانه با @SpaceGeck.
و در یک ساعت، ما در مورد سیاهچاله عظیم در مرکز چیزهای بیشتری خواهیم آموخت. https://t.co/CQ8sBuOiAg pic.twitter.com /Nw1dGSbKiI

— کوری اس. پاول (@coreyspowell) 12 مه ۲۰۲۲

ما نمی توانیم صبر کنیم!

۱۲.۵۵: پنج دقیقه هشدار به همه! آخرین فرصت برای دریافت آن تنقلات!

۱۲.۵۸: اینجا اصلاً عرق نمی‌کنم… دو دقیقه مانده به پایان. ما یک شمارش معکوس داریم! ما موسیقی داریم! این واقعاً دارد اتفاق می‌افتد!

۱۳.۰۰: اینجا می‌رویم.

۱۳.۰۱: این همان است! ما واقعاً در شرف ملاقات با Sgr A* هستیم!

۱۳.۰۲: مدیر کل ESO خاویر بارکونز ما را با مراحل کار آشنا می‌کند… 

ما اینطور بوده‌ایم او می‌گوید که قبلاً بارها نزدیک به Sgr A*، با تلسکوپ‌هایی که حرکات ستارگان را در اطراف مرکز کهکشانی مطالعه می‌کردند، به ما امکان اندازه‌گیری سیاه‌چاله کلان پرجرم را می‌داد.

بارکونز می‌گوید: «با این حال، ما هنوز تصاویر مستقیمی از این شی را مشاهده نکرده‌ایم. (!!!!)

۱۳.۰۴: بارکنز در مورد بیش از ۳۰۰ دانشمند بین المللی، تعداد زیادی پرسنل پشتیبانی و هشت رصدخانه رادیویی در سراسر جهان که برای دستیابی به این هدف با یکدیگر همکاری می کنند صحبت می کند. نتیجه پیشگامانه او می افزاید: این یادآور به موقع است که وقتی کشورها با هم کار می کنند چه چیزی می توانیم به دست آوریم.

۱۳.۰۵: همین که رسید! در اینجا مدیر پروژه Huib van Langeveld EHT با تصویر است.

۱۳.۰۶: ما قرار است به سمت قلب کهکشان پرواز کنیم تا مرکز کهکشانی خود را از دشت های شیلی ملاقات کنیم. جایی که تلسکوپ ALMA در آن قرار دارد.

۱۳.۰۷: به آن نگاه کن!!

SgrA blackholeسیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز Sgr A*. (همکاری EHT)

۱۳.۰۸: اوه وای، این فوق‌العاده است. برای روشن بودن، ما نمی‌توانیم خود سیاه‌چاله را ببینیم – اما این سیاه‌چاله آنجاست، در آن قسمت تاریک در وسط دیسکی از مواد درخشان.

۱۳.۱۴: سارا ایساون دانشگاه هاروارد اکنون صحبت می کند. او می گوید که ما اکنون برای اولین بار، شواهد مستقیمی داریم که Sgr A* یک سیاهچاله است. لکه تاریک در مرکز سایه سیاهچاله است. در اطراف آن، گاز داغ می چرخد ​​که توسط اصطکاک گرم می شود. این گاز تشعشعات رادیویی می دهد که ما می توانیم آن را تشخیص دهیم.

اندازه آن در حدود ۵۲ میکروثانیه در آسمان است که معادل تصویربرداری از یک دونات در ماه است. از آنجایی که اندازه سایه سیاهچاله به جرم آن مرتبط است، می توانیم از آن برای تأیید اینکه جرم آن حدود ۴ میلیون برابر خورشید است استفاده کنیم. این دقیقاً با پیش‌بینی‌های انیشتین از نسبیت عام مطابقت دارد!

Sgr A* بسیار شبیه به اولین تصویری که از یک سیاه‌چاله تا کنون به دست آمده، تصویر M87* است، حتی اگر این دو بسیار متفاوت باشند، و در محیط های بسیار متفاوت هستند این به ما می گوید که صرف نظر از اندازه محیط، فضای اطراف سیاهچاله تحت تسلط گرانش خواهد بود.

۱۳.۱۷: توماس کریچبام از موسسه ماکس پلانک برای رادیو نجوم در آلمان اکنون جزئیات فنی این دستاورد عظیم را به اشتراک می گذارد. ۲۵ سال طول کشید تا تکنیک‌های ترکیب تلسکوپ‌های سراسر جهان در یک تلسکوپ غول‌پیکر به اندازه زمین که بتواند وضوح مورد نیاز برای تصویربرداری از سیاه‌چاله‌ها را به دست آورد.

نتیجه یک تداخل سنج ۳ است. میلیون بار تیزتر از چشم انسان برای تصویر Sgr A*، شش ترابایت داده به دست آمد – تجزیه و تحلیل این داده ها چندین سال طول کشید و نیاز به توسعه ابزارهای جدید داشت.

۱۳.۲۰: José L. Gómez. از Instituto de Astrofísica de Andalucía در اسپانیا اکنون با جزئیات بیشتری به ما می گوید که چگونه هشت تلسکوپ تلسکوپ افق رویداد با یکدیگر برای به دست آوردن مشاهدات کار می کنند.

Sgr A* بسیار سخت تر از M87* بود، هرچند. او می گوید. منطقه توسط گرد و غبار پوشیده شده است. و در حالی که گاز اطراف هر سیاهچاله با همان سرعت حرکت می کند، Sgr A* 1500 برابر جرم کمتری دارد، به این معنی که گاز آن مدار بسیار کوتاه تری دارد. این به این معنی است که گاز در بازه های زمانی سریع در حال تغییر بود در حالی که مشاهدات انجام می شد.

۱۳.۲۳: این تصویر کاملاً بررسی شده تداخل سنجی است که تاکنون به دست آمده است، در کنار تصویر M87* .

او به تازگی به ما قول داده است که فیلم‌های سیاه چاله‌ها را در آینده به ما بدهد.

۱۳.۲۵: کریستین فروم از دانشگاه وورتسبورگ در آلمان اکنون در حال صحبت کردن است. آنچه که تصویر در مورد Sgr A* به ما می گوید.

این تیم از ابررایانه های سراسر جهان برای مدل سازی سیاهچاله ها استفاده کردند. وقتی با مدل‌های آن‌ها مقایسه می‌شود، این تصویر به ما می‌گوید که Sgr A* در حال چرخش است و ما به صورت رو به رو به آن نگاه می‌کنیم.

۱۳.۲۷: Mariafelicia de Laurentis از دانشگاه «فدریکو دوم» ناپل و مؤسسه ملی فیزیک هسته‌ای (INFN) در ایتالیا به ما می‌گویند که اندازه سایه Sgr A* با نسبیت مطابقت دارد، مانند M87*، حتی اگر دو سیاهچاله در حال برافزایش مواد با سرعت بسیار زیادی هستند. نرخ های مختلف؛ Sgr A* یک میلیون بار کمتر از M87*.

۱۳.۲۹: مطالعه محیط اطراف سیاهچاله‌ای مانند Sgr A* یا M87* به ما امکان می‌دهد آزمایش‌های جدیدی را در زمینه عمومی انجام دهیم. د لورنتیس می گوید، نسبیت، به امید یافتن مکان هایی که در آن خراب می شود. این می تواند به ما کمک کند تا گرانش و همچنین نقش سیاهچاله ها را در جهان ما درک کنیم. بهترین ها هنوز در راه است!

۱۳.۳۱: آنتون زنسوس در سخنان پایانی خود می گوید که این مرحله بعدی است. ما بزرگترین تلسکوپ های رادیویی جهان را در یک دوربین به اندازه زمین ترکیب کرده ایم.

تلسکوپ های درگیر عبارت بودند از:

  • آتاکاما آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری بزرگ (ALMA)
  • آزمایش رهیاب آتاکاما (APEX) در صحرای آتاکاما در شیلی
  • تلسکوپ ۳۰ متری IRAM در اسپانیا
  • تلسکوپ جیمز کلرک ماکسول (JCMT) 
  • تلسکوپ میلی متری بزرگ آلفونسو سرانو (LMT)
  • آرایه Submillimeter (SMA)
  • تلسکوپ زیر میلی متری UArizona (SMT)
  • تلسکوپ قطب جنوب (SPT)

از آن زمان، EHT اضافه کرده است:

  • آرایه میلی متری گسترده شمالی (NOEMA) در فرانسه
  • تلسکوپ گرینلند (GLT)
  • تلسکوپ ۱۲ متری UArizona در قله کیت

۱۳.۳۵: هیچکدام از اینها بدون ۳۰۰ دانشمندی که روی این همکاری کار کردند امکان پذیر نبود. زنسوس می‌پرسد: «اینشتین چطور؟» “من ترجیح می دهم که او به وجد بیاید.”

خوب، کنفرانس مطبوعاتی اکنون به پرسش و پاسخ می پردازد، بنابراین ما آن را همانجا می گذاریم، اما منتظر پوشش کامل ما باشید

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.