کشف‌های شگفت‌انگیز انسان از سیاه‌چاله در سال ۲۰۲۳ + تصویر به همراه

دنیای سیاهچاله‌ها همیشه پر رمز و راز است. اما سال ۲۰۲۳، سال خوبی از نظر یافته های انسان در مورد سیاه چاله ها بود و اخترشناسان اطلاعات زیادی را کسب کردند.

سیاه‌چاله‌ها یکی از مرموزترین اشیاء کیهان هستند. با این حال، دانشمندان با بررسی محیط سیاه‌چاله‌ها، شرایطی که گرانش شدید آن‌ها ایجاد می‌کند و جت‌های ماده که با سرعت نزدیک به نور منفجر می‌شوند، چیزهای زیادی درباره سیاه‌چاله‌ها بیاموزند. جت‌ها، پرتوهای همسویی از ماده هستند که از برخی اجرام نجومی مانند آب از شلنگ خارج میشوند.

بیشتر بخوانید:

محققان می‌خواهند از سیاه چاله های کوچک فضا، برق تولید کنند!

جدیدترین یافته های انسان از سیاه چاله

در اینجا نگاهی به حیرت‌انگیزترین یافته های بشر در طول سال ۲۰۲۳ از سیاه چاله ها خواهیم انداخت تا ببینیم چه چیزهای جدیدی را در سال گذشته میلادی آموخته‌ایم.

۱. کشف یکی از بزرگ‌ترین سیاه چاله‌ها

در ماه مارس، پژوهشگران اعلام کردند که یکی از بزرگترین سیاه چاله‌های دیده شده تا به حال را کشف کرده‌اند. این تایتان کیهانی در قلب کهکشان بیضوی Abell 1201 BCG قرار دارد که ۲.۷۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد و خود کهکشان در یک خوشه بزرگ از کهکشان‌ها به نام Abell 1201 قرار دارد.

سیاه چاله Abell 1201 BCG با جرمی معادل ۳۲.۷ میلیارد خورشیدی، از طریق تأثیر گرانشی خود بر فضا کشف شده است. این سیاه چاله جرمی حدود ۳۰ میلیارد برابر جرم خورشید ما دارد و یکی از بزرگترین سیاه چاله‌هایی است که تا به حال کشف شده‌اند. جیمز نایتینگیل، رهبر این پژوهش می‌گوید که کشف این سیاه چاله بسیار هیجان‌انگیز بوده است.

۲. دانه‌های سیاه‌چاله‌های کلان جرم در دوره اولیه کیهان

مهم‌ترین یافته های انسان از سیاه چاله در سال ۲۰۲۳

سال‌های سال دانشمندان به این مسئله فکر می‌کردند که سیاه چاله‌های کلان جرم با اندازه چندین میلیون یا میلیارد برابر جرم خورشید چگونه به وجود می‌آیند. این مسئله به خصوص زمانی چالش برانگیز است که سیاه چاله‌های غول پیکر با جرمی چندین میلیون یا میلیارد برابر جرم خورشید در دوره اولیه کیهان کشف می‌شوند. زمانی که احتمالاً آن‌ها وقت کافی برای تغذیه از ماده یا حتی ادغام با سیاه‌چاله‌های دیگر برای رسیدن به این جرم‌های غول‌آسا را نداشته‌اند.

به گفته جان ریگان، استاد دانشگاه مینوت که البته در این پژوهش شرکت نکرده است:

این مثل دیدن خانواده‌ای متشکل از دو نوجوان ۱۸۰ سانتی‌متری و یک کودک ۱۸۰ سانتی‌متری است که در خیابان قدم می‌زنند.

در ماه آگوست، نجوم‌دانان شواهدی از اینکه این فرآیند چگونه شروع می‌شود را کشف کردند. آن‌ها «دانه‌های سنگین» سیاه‌چال‌ها با جرمی حدود ۴۰ میلیون برابر جرم خورشید را در تنها ۴۰۰ میلیون سال پس از شروع جهان پیدا کردند. این این سیاه‌چاله‌های کلان جرم که به «کهکشان‌های سیاه‌چاله‌ای غول آسا» هم مشهورند، به جای بلعیدن ستارگان مرده، با ابرهایی از گاز و گردوغبار شکل می‌گیرند. این رویه می‌تواند در مسیر دستیابی به جرم‌های غول پیکر میلیاردها سال صرفه‌جویی کند.

۳. پیوند سیاه چاله‌های غول پیکر در نزدیکی زمین

در ماه اکتبر سال ۲۰۲۳، نجوم‌دانان یک سیستم دودویی سیاره‌ای سیاه چاله کلان جرم را در میان آثار به جا مانده از دو کهکشان ادغام شده کشف کردند. این دو سیاه چاله، با فاصله‌ای حدود ۹۰ میلیون سال نوری، نزدیک‌ترین جفت سیاه‌چال‌های غول پیکر نزدیک به زمین هستند که تا به حال کشف شده‌اند.

این دو جرمی به اندازه ۵۴ میلیون و ۶.۳ میلیون برابر جرم خورشید دارند. در حال حاضر، آن‌ها در فاصله ۱۶۰۰ سال نوری از یکدیگر در حال چرخش هستند؛ اما در حدود ۲۵۰ میلیون سال دیگر، آن‌ها به یکدیگر نزدیک‌تر می‌شوند و به هم خواهند پیوست، همانند کاری که کهکشان‌های والد آن‌ها یک میلیارد سال پیش انجام دادند. نتیجه این پیوند، تولد یک سیاه‌چاله فوق‌العاده بزرگ دختر با جرمی حدود ۶۰ میلیون برابر جرم خورشید است.

۴. تقویت کوانتومی دقت آشکارسازهای امواج گرانشی

وقتی سیاه‌چاله‌ها با یکدیگر ادغام می‌شوند، فضا-زمان با لرزش‌های کوچکی به‌نام «امواج گرانشی» پر می‌شود که برای اولین بار در نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین در سال ۱۹۱۵ پیش‌بینی شده بود. اما آنچه که اینشتین پیش‌بینی نکرده بود، این بود که یک روز موج‌های گرانشی قابل شناسایی خواهند بود.

تقویت شناسایی لرزش فضا-زمان در ماه اکتبر و با بهبود عملکرد دستگاه LIGO ایجاد شد. این بهبود به دستگاه این امکان را می‌دهد که ادغام سیاه‌چاله‌ها در فاصله‌های بیشتری را هم کشف کند و حتی امواج کوچکتری در فضا را شناسایی کند.

ونژوان جیا، پژوهشگر دستگاه LIGO درباره این بهبود حاصل شده می‌گوید:

ما اکنون می‌توانیم به جهان عمیق‌تری دسترسی پیدا کنیم و انتظار داریم حدود ۶۰ درصد بیشتر از قبل ادغام‌ها را شناسایی کنیم. این بهبود همچنین احتمال شناسایی سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده بزرگ با جرم زیر-ستاره‌ای را در جهان افزایش می‌دهد. آخرین پیشرفت آزمایشی ما به شناسایی سیگنال‌های آستروفیزیکی به شکلی تقریبا کامل کمک خواهد کرد.

۵. صدای آروغ یک سیاه چاله ابر پرجرم

ماه ژوئن کاوشگر تصویربرداری قطبش‌سنجی اشعه ایکس ناسا بازتاب شلیکی از یک سیاه‌چاله غول پیکر در منظومه شمسی را دریافت کرد که نام “Sgr A” یا «کمان ای» را برای آن انتخاب کردند. اعتقاد بر این است که این نور پرانرژی متعلق به اوایل قرن نوزدهم است و محققان بازتاب آن را به‌صورت پرتو ایکس از ابرهای مولکولی گاز اطراف مرکز کهکشان راه شیری (که ستاره‌های جدید در‌ آنجا متولد می‌شوند) دریافت کرده‌اند.

فرض بر این است که این شلیک ۲۰۰ ساله پرتویی ناشی از یک قطعه سنگ، ابر گازی یا ستاره‌ای است که به کمان ای نزدیک شده و با نیروهای بی‌شمار مداری که توسط گران یک سیاه چاله کلان جرم تولید می‌شود، رشته رشته شده است.

۶. تغییر شکل سیاه چاله‌ها با کمک هوش مصنوعی

مهم‌ترین یافته های انسان از سیاه چاله در سال ۲۰۲۳

پیشرفت در حوزه هوش مصنوعی امسال له دانشمندان کمک کرد تا تصویر اولین سیاه چاله که «دونات نارنجی کِدر» نام دارد را با استفاده از هوش مصنوعی بهبود ببخشند. پژوهشگران برای بهبود وضوح تصویر این جرم آسمانی از یک سوپرکامپیوتر و یک تکنیک یادگیری ماشین به نام مدل‌سازی انتقالی مؤلفه اصلی (PRIMO) استفاده کردند.

این به محققان اجازه داد تا نقاط خالی تصویری که تلسکوپ Horizon Event یا EHT سال ٢٠١٩ و به‌صورت سیاه و سفید گرفته بود را پر کنند تا از این سیاه چاله کلان جرم برای درک بیشتر رمز و راز سیاه چاله‌ها استفاده شود.

PRIMO یک روش جدید برای ساخت تصاویر از مشاهدات این تلسکوپ است. این روش، راهی برای جبران اطلاعات گم شده در مورد شیء مشاهده شده است و شرایط لازم برای تولید یک تصویر با استفاده از یک تلسکوپ رادیویی عظیم به اندازه زمین را فراهم می‌کند.

۷. شمشیر نوری ۷ میلیون سال نوری از یک سیاه چاله

محققان در ماه نوامبر، سیاه چاله Messier 87 و جت‌های آن را مورد بررسی قرار دادند تا ببینند که چگونه انرژی آزاد می‌کند. این نیرو از درون سیاه چاله منتشر نمی‌شود، چرا که مرزهای سیاه‌چاله‌ها که به آن‌ها افق رویداد می‌گویند، جلوی فرار هر چیزی را می‌گیرند. چرخش سیاه‌چاله باعث ایجاد میادین مغناطیسی می‌شود که سرعت چرخش را کند می‌کنند و فواره‌هایی از مواد را همسو با آن پرتاب می‌کند. به‌همین خاطر هم تیم تحقیقاتی این رخداد را به یک شمشیر نوری جدای (برگرفته از فیلم جنگ ستارگان) تشبیه کرده است.

مقدار انرژی حاصل از چرخش Messier 87 به‌قدری زیاد است که انگار کره زمین را به یک بمب TNT تبدیل کرده‌اید و میلیون‌ها سال هرثانیه آن را هزاران بار منفجر می‌کنید.

۸. شکار جت یک سیاهچاله در تصاویر

مهم‌ترین یافته های انسان از سیاه چاله در سال ۲۰۲۳

در ماه آوریل، یکی از این میدان‌های مغناطیسی به‌دور سیاهچاله Messier 87 یا همان M87 به‌وجود آمد و تلسکوپ‌های فضایی موفق به ثبت اولین عکس از جت سیاه چاله‌ها شدند. این برای اولین بار است که یک سند تصویری نشان می‌دهد، چگونه یک جت اولیه به ماده‌ای که در اطراف سیاه چاله پرجرم می‌چرخد، متصل می‌شود و به تدریج توسط آن بلعیده می‌شود. محققان به‌دنبال بررسی بیشتر خروج جت از مرکز سیاهچاله M87 با رصد آن در طول موج‌های رادیویی مختلف هستند.

۹. یک سیاه چاله رو به زمینِ ما

در ماه مارس ۲۰۲۳، اخترشناسان برای نخستین بار پرتاب جت‌ها از قلب یک کهکشان که توسط یک سیاهچاله بسیار پرجرم تغذیه می‌شد را مشاهده کردند که تغییر جهت داده و مستقیما زمین را نشانه گرفته است.

این کهکشان به‌نام PBC J2333.9–۲۳۴۳ که در فاصله ۶۵۶ میلیون سال نوری زمین حضور دارد، در گذشته هم حین ساطع کردن جت‌ها به‌طرف زمین دیده شده بود، اما به‌نظر می‌رسد که مدت‌ها خبری از آن نبوده و دوباره با چرخش زاویه ۹۰ درجه‌ای جت‌های خودش، هوس کرده که به زمین حمله کند. محققان این اتفاق را یک مورد بسیار استثنایی در ارتباط با تغییر جهت جت‌ها می‌دانند.

۱۰. یک ستاره دنباله‌دار نه چندان صمیمی

ماه فوریه گذشته، رصدخانه EHT مشاهدات خودش از یک ستاره دنباله‌دار با قدرت‌گیری از یک سیاهچاله ابرپرجرم در قلب کهکشان NRAO 530‌ را به‌نمایش گذاشت. این دورترین شیئی است که که تاکنون EHT موفق به ثبت آن شده است. نوری که توسط این تلسکوپ ثبت شده، ۷.۵ میلیارد سال سفر کرده تا توسط ما دیده شود.

۱۱. سیاهچاله‌های ابرپرجرم بازیافت‌کننده

مهم‌ترین یافته های انسان از سیاه چاله در سال ۲۰۲۳

محققان می‌دانستند که سیاهچاله‌ها آشغال‌خور هستند، اما نمی‌دانستند که رژیم غذایی سبکی دارند و هرچه نمی‌توانند ببلعند را بازیافت می‌کنند. در ماه نوامبر سال ۲۰۲۳، نجوم‌دانان موادی رقصان را در اطراف سیاه چاله پرجرم قرار گرفته در قلب کهکشان Circinus (دورپرگار) دیدند. کهشکانی که در فاصله حدود ۱۳ میلیون سال نوری از ما حضور دارد.

این سرچشمه تحقیقات جالب توجهی شد که نشان می‌دهد این سیاهچاله ابرپرجرم تنها ۳ درصد از مواد اطراف خودش را می‌بلعد و نیرویی که با خوردن این مواد تولید می‌شود، باعث دور شدن دیگر مواد خواهد بود. این یعنی خیلی کمتر از آن چیزی که ما فکر می‌کردیم، تغذیه می‌کند.

۱۲. نزدیک‌ترین سیاه چاله به ما

در ماه آوریل، اخترشناسان از فضاپیمای گایا برای کشف نزدیک‌ترین سیاه‌چاله‌ها به زمین استفاده کردند. سیاه چاله‌های Gaia BH1 و Gaia BH2 به‌ترتیب در فاصله ۱،۵۶۰ و ۳،۸۰۰ سال نوری از زمین قرار دارند. اما دانشمندان چند ماه بعد کشف کردند که چندین سیاه چاله در خوشه ستاره‌ای Hyades (هیادس) وجود دارد که در فاصله ۱۵۰ سال نوری از ما قرار دارد. این یعنی ۱۰ برابر از فاصله Gaia BH1 به زمین نزدیک‌تر است.

این دو یا حتی سه سیاه‌چاله ممکن است بسیار شگفت‌آورتر باشند؛ چرا که ممکن است دیگر در خوشه ستاره‌ای هیادس نباشند و ۱۵۰ میلیون سال پیش از خوشه بیرون رانده شده و تنهایی در کهکشان راه شیری سرگردان باشند.