چگونه نخستین تصویر تاریخ از سیاه چاله‌‌، نبوغ اینشتین را باردیگر به رخ جهانیان کشید

جهان همچنان شاهد نبوغ حیرت‌‌انگیز آلبرت اینشتین است. پژوهشگران می‌‌گویند اولین تصویر از سیاهچاله که روز گذشته (۱۰ آوریل) ازسوی پروژه‌ی تلسکوپ افق رویداد (EHT) رونمایی شد، نظریه‌‌ی صدساله‌‌ی نسبیت عام را تقویت می‌کند. همان‌‌طور که می‌‌دانید سیاه چاله، ناحیه‌‌ای از فضا است که جرم و چگالی آن به‌حدی بالا است که هیچ ‌‌شی‌‌ای قادر به گریز از نیروی گرانشی آن نیست. اما مشکل از آنجا ناشی می‌‌شد که دربرابر تاریکی مطلق پس‌‌زمینه‌‌ی کیهان، شکار تصویری از این پدیده، کاری بس دشوار به‌‌نظر می‌‌رسید. اما به‌‌لطف تلاش‌‌های بی‌‌نظیر استیون هاوکینگ، ما اکنون می‌‌دانیم که این سیاه‌‌چاله‌‌ها تنها حفره‌‌های تاریک نیستند. آن‌‌ها قادر هستند جریان‌‌های شدیدی از پلاسما از خود ساطع کنند و نیز با گرانش عظیمشان، جریانی از ماده را به مرکز خود بکشند.

روز گذشته، آوری برودریک، عضو تیم EHT از دانشگاه واترلو و نیز مؤسسه‌‌ی فیزیک نظری کانادا در طی یک کنفرانس خبری در باشگاه مطبوعات ملی در واشنگتن دی سی گفت:

امروز، نسبیت عام یکی دیگر از آزمون‌‌های مهم خود را از سر گذراند.

آرایه‌ی بزرگی از تلسکوپ‌ها از سال ۲۰۱۷ در رصد امواج نوری رسیده از این سیاه‌چاله مشارکت داشته‌اند

نسبیت عام پیش‌بینی‌های خاصی در مورد نحوه‌‌ی کارکرد این پیچش فضا زمان ارائه می‌‌کند. برای مثال، این نظریه ادعا می‌کند که سیاهچاله ‌ها وجود دارند و هر یک از این غول‌های گرانشی، دارای یک افق رویداد هستند؛ یعنی یک نقطه‌‌ی بدون بازگشت که هیچ چیز (حتی نور)، نمی‌تواند از آن فرار کند. علاوه‌‌بر این، افق رویداد باید تقریبا مدور و دارای یک ابعاد قابل‌پیش‌بینی باشد که به جرم سیاه‌چاله بستگی دارد.

این همان چیزی است که ما در تصاویر افشاشده در EHT می‌‌بینیم: شبحی تاریک از یک سیاه‌‌چاله‌‌ی کلان‌‌جرم که در دل یک کهکشان بیضوی عظیم به نام M87 (در فاصله‌‌ی ۵۵ میلیون سال نوری از زمین) قرار گرفته است. برودریک می‌‌گوید:

این شبح (واقعا) وجود دارد و تقریبا مدور به‌‌نظر می‌‌رسد. جرم برآوردشده با تخمین‌‌های مرتبط‌‌با دینامیک ستارگانی که در فاصله‌‌ای ۱۰۰ هزار مرتبه دورتر قرار گرفته‌‌اند، همخوانی دارد.

نخستین تصویر از سیاه‌چاله چگونه به ثبت رسید؟

جرم این سیاه‌‌چاله ۶.۵ میلیارد برابر خورشید ما است. این عدد حتی در مقایسه‌‌ با معیارهای ما درمورد سیاه‌‌چاله‌‌های کلان‌‌جرم نیز بسیار عظیم به‌‌نظر می‌‌رسد؛ برای مقایسه، جرم سیاه‌‌چاله‌‌ی بزرگی که در قلب کهکشان راه شیری ما قرار گرفته تنها به ۴.۳ میلیون برابر جرم خورشید می‌‌رسد. اندازه‌‌گیر‌‌ی‌‌های انجام‌‌شده درمورد سرعت ماده در نزدیکی مرکز این سیاه‌‌چاله نیز تقریبا با سرعت نور همخوانی‌‌دارد.

همان‌‌طور که برودریک اشاره می‌‌کند، این اولین آزمونی نیست که نسبیت عام از آن با سربلندی از آن بیرون می‌‌آید؛ این نظریه توانسته از پس چالش‌های بسیاری در طول ۱۰۰ سال گذشته برآید.

به‌‌عنوان مثال، نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند که اجسام بزرگ و پرسرعت می‌‌توانند امواجی در فضا به نام امواج گرانشی تولید ‌کنند. در سال ۲۰۱۵، «رصدخانه‌‌ی امواج گرانشی باکمک تداخل‌‌سنج لیزری» (LIGO) توانست این امواج گرانشی را توسط یک ممزوج‌‌کننده میان دو سیاه‌‌چاله آشکارسازی کند. (البته این سیاه‌‌چاله‌ها از نوع کلان‌‌جرم نبودند و مجموع جرم‌‌آن‌‌ها تنها چند ده برابر جرم خورشید بود.)

بنابراین جای تعجبی نبود که درمورد افق‌های رویداد نیز حق با اینشتین باشد. بااین‌‌حال، اعضای تیم EHT می‌‌گویند که درستی کارکرد این نظریه در حوزه‌ای که تا به حال مورد مطالعه قرار نگرفته بود، از ارزش بالایی برخوردار است.

شپرد دولمن، مدیر پروژه‌‌ی EHT از دانشگاه هاروارد و مرکز تحقیقات اخترفیزیک هاروارداسمیتسون، در طی یک کنفرانس مطبوعاتی چنین می‌‌گوید:

فعالیت‌‌های EHT درستی نظریه‌‌های اینشتین را در بزرگ‌ترین آزمایشگاه‌‌های جهان نشان می‌دهد.