نخستین عکس تاریخ از یک سیاهچاله

نخستین عکس تاریخ از یک سیاهچاله به یاری تلسکوپ «ایونت هورایزن
تعریف کلی و مقدماتی از یک سیاهچاله را بسیاری می‌دانند: یک جسم بسیار پرچگال با جرم بالا که آنقدر جاذبه ایجاد می‌کند که حتی نور و فوتون‌هایش از سطح آن نمی‌توانند بگریزند.
از این تعریف برمی‌آید که اصولا از نظر تئوریک داشتن عکسی از یک سیاهچاله باید ناممکن باشد. اما گازهای اطراف سیاهچاله در حین گردش و سقوط به مرکز سیاهچاله یک حاشیه متمایز در اطراف ان ایجاد می‌کنند. بنابراین منظور ما از عکس سیاهچاله، همین حاشیه متمایزشده آن است.
اما با توجه به تراکم بالای مرکز کهکشان و دوری بسیار زیاد، ما برای ثبت همین عکس، نیاز به تلسکوپ‌های اپتیک یا رادیوتلسکوپ‌های بسیار پرتوان داشتیم.
چون عملا هیچ تلسکوپ واحدی با این قدرت نداشتیم، دانشمندان به این فکر افتادند که دیتای چند رادیوتلسکوپ را گردآوری کنند. به تلسکوپ مجازی که با این شیوه ایجاد شد اصطلاحا تلسکوپ Event Horizon گفته می‌شود.
تلاش‌ها برای ایجاد این تلسکوپ مجازی از هفت سال پیش کلید خورد. این رادیوتلسکوپ‌های در گستره وسیعی از کره زمین از قطب جنوب تا اروپا و آمریکا پراکنده هستند و شامل ۹ رادیوتلسکوپ می‌شوند. تجمیع دیتای این ۹ رادیوتلسکوپ، یک تلسکوپ مجازی برای ما به ارمغان آورده که معادل یک تلسکوپ واحد با قطر ۹ هزار کیلومتر است و این یعنی بزرگ‌ترین تلسکوپ تاریخ بشریت!
اما شاید ابعاد فنی گردآوری اطلاعات حجیم و همسان‌ کردن این اطلاعات، از خود عکس هم از منظری، مهم‌تر باشد. پژوهشگران باید مطمئن می‌شدند که موقع روی هم گذاشتن اطلاعات، آنها بیش از یک میلیاردیم ثانیه با هم اختلاف ثبت نداشته باشند!
برمی‌گردیم به عکس سیاهچاله:
این سیاهچاله در مرکز کهکشان مسیه ۸۷ قرار دارد و ۵۵ میلیون سال نوری با زمین فاصله دارد. این سیاهچاله ۶٫۵ میلیارد برابر خورشید جرم دارد.

                                ******************************

درسال ۱۹۱۵ آلبرت اینشتین که پیش تر نشان داده بود که گرانش، نور را تحت تاثیر قرار می‌دهد، نظریه گرانش خود به نام نسبیت عام را مطرح کرد. چند ماه بعد یک فیزیکدان آلمانی بنام کارل شوارتزشیلد برای نخستین بار موفق به یافتن یکی از پاسخ های دقیق معادله میدان اینشتین در نسبیت عام شد. این پاسخ مربوط به یک جرم کروی ایستا بود. محاسبات شوارشیلد نشان می داد چنین جرمی را تا حد مشخصی فشرده کنیم، چگالی جرم و در نتیجه میزان انحنای فضا – زمان اطراف آن ( یا به عبارتی، شدت میدان گرانشی آن ) به حدی زیاد می شود که حتی نور هم نمی تواند از سطح آن بگریزد. گویی حاله ای بی انتها در فضا- زمان پدید آمده که چون نوری از آن بیرون نمی آید، تاریک است. به همین دلیل این پدیده « سیاه چاله » نام گرفت.

این حد مشخص فشردگی – که به افتخار کارل شوارتزشیلد اصطلاحا « شعاع شوارتزشیلد » نامیده می شود – مستقیما با میزان جرم جسم متناسب است. به عنوان مثال شعاع شوارتزشیلد خورشید تقریبا سه کیلومتر است. بنابراین برای تبدیل خورشید به یک سیاه چاله کافی است آن را به حدی فشرده کنیم که شعاع آن از ۷۰۰ هزار کیلومتر به حدود سه کیلومتر کاهش یابد. به همین ترتیب شعاع شوارتزشیلد برای کره زمنی ۹ میلی متر است! یعنی اگر به طریقی بتوانیم کل کره زمین را به اندازه یک فندق فشرده کنیم، زمین به یک سیاه چاله تبدیل خواهد شد.

اما نکته مهم دیگری هم در مورد شعاع شوارتزشیلد وجود دارد. در واقع فیزیکدان ها دریافته اند که اگر جسمی را تا حد شعاع شوارتزشیلد آن فشرده کنیم. چگالی و در نتیجه شدت میدان گرانشی آن به حدی افزایش می یابد که عملا دیگر هیچ نیرویی در جهان قادر به جلوگیری از فروپاشی کامل جسم مزبور به واسطه گرانش متقابل مابین ذرات آن نخواهد بود و بنابراین این جسم بطور کامل فروپاشیده و تمامی جرم آن در یک نقطه متمرکز خواهد شد. در این ناحیه انحنای فضا-زمان بی نهایت می شود و به عبارت دیگر میدان گرانشی به بی نهایت می رسد، به این ناحیه در مرکز سیاهچاله، تکینگی(Singularity) می گویند.