راز رصد سیاه چاله ها

به گزارش تاسیسات نیوز، سیاه‌چاله ناحیه‌ای از فضا-زمان است که آثار گرانشی آن، چنان نیرومند است که هیچ چیز – حتی ذرات و تابش های الکترومغناطیسی مثل نور – نمی توانند از میدان گرانش آن بگریزد.

 

 

 

 

نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش بینی می‌کند که یک جرم به اندازه کافی فشرده شده، می‌تواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و تشکیل سیاهچاله شود. مرز این ناحیه از فضازمان که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد را افق رویداد می نامند. صفت «سیاه» در نام سیاه‌چاله برگرفته از این واقعیت است که همه نوری که از افق رویداد آن می گذرد را به دام می‌اندازد که از این دیدگاه سیاه چاله رفتاری شبیه به جسم سیاه در ترمودینامیک دارد.

 

 

 

 

از سوی دیگر نیز، نظریه میدانهای کوانتومی در فضازمان خمیده پیش‌بینی می‌کند که افق های رویداد نیز تابشی به نام تابش هاوکینگ گسیل می کنند که طیف آن همانند طیف جسم سیاهی است که دمای آن با جرمش نسبت وارونه دارد. میزان دما در مورد سیاهچاله های ستاره ای در حد چند میلیاردم کلوین است و از این رو ردیابی آن دشوار است.

اجسامی که به دلیل میدان گرانشی بسیار قوی اجازه گریز به نور نمی‌دهند برای اولین بار در سده ۱۸ (میلادی) توسط جان میشل و پیر سیمون لاپلاس مورد توجه قرار گرفتند. نخستین راه حل نوین نسبیت عام که در واقع ویژگیهای یک سیاهچاله را توصیف می‌نمود در سال ۱۹۱۶ میلادی توسط کارل شوارتزشیلد کشف شد.

 

 

 

 

هر چند که تعبیر آن به صورت ناحیه‌ای از فضا که هیچ چیز نمی‌تواند از آن بگریزد، تا چهار دهه بعد به خوبی درک نشد. برای دوره‌ای طولانی این چالش مورد کنجکاوی ریاضیدانان بود تا اینکه در میانه دهه ۱۹۶۰، پژوهش‌های نظری نشان داد که سیاهچاله‌ها به راستی یکی از پیش بینی‌های ژنریک نسبیت عام هستند. یافتن ستارگان نوترونی باعث شد تا وجود اجرام فشرده شده بر اثر رمبش گرانشی به عنوان یک واقعیت امکانپذیر فیزیکی مورد علاقه دانشمندان قرار گیرد.

 

 

 

 

اینگونه پنداشته می‌شود که سیاهچاله‌های ستاره‌ای در جریان فروپاشی ستاره‌های بزرگ در یک انفجار ابرنواختری درپایان چرخه زندگیشان بوجود می‌آیند. جرم یک سیاهچاله پس از شکل گیری می‌تواند با دریافت جرم از پیرامونش افزایش یابد. با جذب ستارگان پیرامون و بهم پیوستن سیاهچاله‌های گوناگون، سیاهچاله‌های کلان جرم با جرمی میلیونها برابر خورشید تشکیل می‌شوند.

یک سیاهچاله به دلیل اینکه نوری از آن خارج نمی‌گردد نادیدنی است، اما می‌تواند بودن خود را از راه کنش و واکنش با ماده از پیرامون خود نشان دهد. از راه بررسی برهمکنش میان ستاره‌های دوتایی با همدم نامرئیشان، اخترشناسان نامزدهای احتمالی بسیاری برای سیاهچاله بودن در این منظومه‌ها شناسایی کرده‌اند. این باور جمعی در میان دانشمندان رو به گسترش است که در مرکز بیشتر کهکشان‌ها یک سیاه‌چاله کلان‌جرم وجود دارد. برای نمونه، دستاوردهای ارزشمندی بازگوی این واقعیت است که در مرکز کهکشان راه شیری ما نیز یک سیاهچاله کلان جرم با جرمی بیش از چهار میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد.

 

 

 

 

کشف و مطالعه سیاه‌چاله‌های فضایی یکی از معماهای بزرگ جهان است که سال‌ها است در دانشگاه‌های مختلف بر رویش مطالعه صورت گرفته است. اکنون، یک دانشجوی ایرانی به گروهی از محققان در خلق روشی تازه برای کشف سالانه ۱۰ سیاه‌چاله جدید در فضا کمک کرد. به این ترتیب تعداد سالانه کشف سیاه‌چاله ها دو برابر می‌شوند.

 

 

 

براساس این تحقیق که در ژورنال آستروفیکال منتشر شده، در روش جدید با ترکیب دو ابزار ستاره‌شناسی استاندارد مورد استفاده امروزی یعنی ریزهمگرایی و تداخل‌سنجی موج رادیویی به معرفی رویکرد جسورانه‌تری برای شناسایی و بررسی سیاه‌چاله‌ها در تعداد زیاد و به شکل سیستم پرداخته است. روش جدید محققان در حوزه‌های نوظهور اخترشناسی امواج گرانشی و شیوه جستجو برای سیاه‌چاله‌ها و سایر اجسام تاریک در فضا کاربرد خواهد داشت.

 

 

 

 

منصور کرمی، دانشجوی دکتری در دانشگاه واترلو می‌گوید: «هنگامیکه با استفاده از تلسکوپ به این ماهیت‌ها نگاه می‌کنید، به راحتی می‌توان چند تصویر از این رویداد را برداشت. به همین دلیل می‌توان پارامترهای مختلف مانند حجم ماده سیاه، فاصله آن و همچنین سرعت آن را به طور کامل بررسی کرد.»

 

 

 

پروفسور آوری برادریک در دانشگاه واترلو کانادا درباره این تحقیق می‌گوید: «با این روش طی ۱۰ سال آتی می توان اطلاعات کافی درباره سیاه‌چاله‌ها جمع‌آوری کرد. به این ترتیب محققان می‌توانند از لحاظ آماری ویژگی‌هایی مانند تعداد سیاه‌چاله‌ها را تحلیل و بررسی کنند. این اطلاعات به ما کمک می‌کند سیاه‌چاله‌ها را به شیوه‌ای بهتر مطالعه کنیم.»

 

 

 

 

در ابتدای سال جاری میلادی گروهی از محققان رصدخانه تداخل‌سنج لیزری امواج گرانشی برای نخستین بار شواهد مستقیمی از وجود سیاه‌چاله‌ها را در زمان کشف امواج گرانشی در اثر برخورد دو سیاه‌چاله ارائه کرد. هنگامی‌که جسمی تاریک مانند سیاه‌چاله از میان زمین و یک منبع نور دیگر می‌گذرد، ریزهمگرایی گرانشی رخ می‌دهد. محققان با استفاده از امواج رادیویی برای ثبت چند تصویر از رویداد ریزهمگرایی در زمان واقعی استفاده کردند.

 

 

 

 

کرمی، دانش‌آموخته دانشگاه‌های تهران و صنعتی شریف بوده و هم اکنون در دانشگاه واترلو کانادا در مقطع دکتری مشغول تحصیل است.

انتهای خبر