وضوح تصویر سیاه‌چاله‌ها به کمک فناوری جدید

گروهی از دانشمندان، فناوری جدیدی را برای بررسی سیاه‌چاله‌ها به کار گرفته‌اند که می‌تواند تصویر سیاه‌چاله‌ها را واضح‌سازی کند.
به گزارش واحد خبر مرکز مطالعات و پژوهش های فلکی نجومی به نقل از isna و به نقل از ساینس دیلی، هنگامی که دانشمندان نخستین تصویر تاریخی بشر از یک سیاه‌چاله را در سال ۲۰۱۹ ثبت کردند، معتقد بودند که هنوز تصاویر و داده‌های غنی‌تری در انتظار کشف شدن هستند.
گروهی از پژوهشگران اکنون پیش‌بینی‌های نظری و الگوریتم‌های پیچیده را ترکیب کرده‌اند تا تصاویر اصلی سیاه‌چاله بزرگ مرکز کهکشان "مسیه ۸۷" (M87) را بازسازی کنند که برای نخستین بار توسط "تلسکوپ افق رویداد" (EHT) در سال ۲۰۱۹ ثبت شده بود. این پژوهش، با پیش‌بینی‌های نظری مطابقت دارد و روزنه‌های جدیدی را برای کشف این اجرام مرموز باز می‌کند که تصور می‌شود در قلب بیشتر کهکشان‌ها قرار دارند.
"دومینیک پسچه" (Dominic Pesce)، پژوهشگر "مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین" (CFA) و از اعضای این گروه پژوهشی گفت: رویکردی که ما در پیش گرفته‌ایم، درک نظری ما را در مورد ظاهر این سیاه‌چاله‌ها به کار می‌گیرد تا یک مدل سفارشی را برای داده‌های تلسکوپ افق رویداد ارائه دهد. مدل ما، تصویر بازسازی‌شده را به دو بخشی تجزیه می‌کند که بیشتر به آنها اهمیت می‌دهیم. این پژوهش طوری صورت می‌گیرد که می‌توانیم هر دو بخش را به صورت جداگانه مورد بررسی قرار دهیم؛ نه این که آنها را با هم ترکیب کنیم.
"اوری برودریک" (Avery Broderick)، پژوهشگر "مؤسسه پریمتر برای فیزیک نظری" (PITP) و از اعضای این گروه پژوهشی نیز تأکید کرد: این نتیجه ممکن شد، زیرا تلسکوپ افق رویداد، یک سیستم پیشرفته وابسته به الگوریتم‌ها است. پیشرفت‌ الگوریتم‌های جدید به ما این امکان را داده است که ویژگی‌های کلیدی تصویر را با وضوح بالا بررسی کنیم.
پژوهشگران برای دستیابی به این نتیجه، از نرم‌افزار تصویربرداری خود به نام "THEMIS" استفاده کردند که به آنها امکان می‌دهد تا ویژگی‌های این حلقه متمایز را از مشاهدات اصلی سیاه‌چاله کهکشان مسیه ۸۷ جدا کنند و همچنین، ردپای آشکار یک فوران قوی را که به بیرون سیاه‌چاله پرتاب می‌شود، نشان دهند.

"هانگ یی پو" (Hung-Yi Pu)، پژوهشگر "دانشگاه ملی نرمال تایوان" (NTNU) و از اعضای این گروه پژوهشی گفت: با جدا کردن عناصر تصویر می‌توان محیط اطراف سیاه‌چاله را به وضوح آشکار کرد.
سیاه‌چاله‌ها مدت‌ها به عنوان پدیده‌هایی غیرقابل دیدن در نظر گرفته می‌شدند تا این که دانشمندان با شبکه‌ای از تلسکوپ‌های سراسر جهان به نام تلسکوپ افق رویداد (EHT)، آنها را از مخفیگاه خود خارج کردند. دانشمندان با استفاده از هشت رصدخانه در چهار قاره که همگی بر یک نقطه از آسمان تمرکز دارند و به هم مرتبط هستند، دو سیاه‌چاله را در سال ۲۰۱۷ مشاهده کردند.
کار کردن با تلسکوپ افق رویداد، برای نخستین بار در سال ۲۰۱۹ از سیاه‌چاله فوق‌العاده‌ای در کهکشان مسیه ۸۷ رونمایی کرد. سپس در سال ۲۰۲۲، آنها سیاه‌چاله نسبتا کوچکی موسوم به کمان ای* (*Sagittarius A) را در قلب کهکشان راه شیری آشکار کردند.
سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم، مرکز بیشتر کهکشان‌ها را اشغال می‌کنند و مقدار باورنکردنی از جرم و انرژی را در فضای کوچکی جمع می‌کنند. به عنوان مثال، جرم سیاه‌چاله مسیه ۸۷، دو کوادریلیون بیشتر از جرم زمین است.
تصویر سیاه‌چاله مسیه ۸۷ که دانشمندان در سال ۲۰۱۹ از آن رونمایی کردند، یک کشف برجسته بود اما دانشمندان احساس کردند که هنوز هم می‌توانند تصویر را واضح‌تر کنند و داده‌های جدیدی را به دست آورند. آنها با استفاده از نرم‌افزار جدید خود، روی داده‌های اصلی سال ۲۰۱۷ تمرکز کردند و توانستند قدرت داده‌ها را روی پدیده‌هایی متمرکز کنند که نظریه‌ها و مدل‌ها آنها را پیش‌بینی می‌کنند.
این روش تازه توسعه‌یافته، در مورد واضح‌سازی داده‌های سال ۲۰۱۷ تلسکوپ افق رویداد نوید می‌دهد. "پل تاید" (Paul Tiede)، پژوهشگر دانشگاه هاروارد (Harvard University) و از اعضای این گروه پژوهشی هم خاطر نشان کرد: همان طور که به افزودن تعداد تلسکوپ‌ها و ساخت نسل بعدی تلسکوپ افق رویداد ادامه می‌دهیم، افزایش کیفیت و کمیت داده‌ها به ما امکان می‌دهد تا محدودیت‌های بیشتری را برطرف کنیم.
نتایج این پژوهش در Astrophysical Journal به چاپ رسید.