فیزیک سیاهچاله ها/تصویر پردازی از یک افق رویداد

سفید چاله، نگاهی دیگر

تصویر پردازی از یک افق رویداد

نابودی سفید چاله‌ها در عالم اولیه

در این قسمت لازم دانستیم که در ادامه ی مقاله اندکی در باره ی مشاهدات رصدی صحبت کنیم. سفید چاله ها آن قدر انتزاعی هستند که فعلا به مشاهده ی رصدی مستقیم آن ها فکر نمی کنیم ولی دست یابی رصدی به افق رویداد یک سیاه چاله دست یابی بزرگی است که در صورت تحقق آن کارهای بسیار با ارزشی از قبیل آزمون نسبیت عام در میدان های قوی را برای ما ممکن می سازد. و شاید بعد ها بتوانیم حرف هایمان را راجع به سفید چاله ها هم بازنگری کنیم. در زیر آخرین دست آورد هایمان را در مورد مشاهده ی افق رویداد جرمی در صورت فلکی کمان در آورده ایم.

یک شانس علمی بی نظیر

همان طور که گفتیم سیاه چاله ها در نسبیت عام پیش بینی می شوند. این ها موضوع های مورد بررسی مشترکی بین فیزیک نظری و نجوم رصدی هستند. اکنون اعتقاد داریم که این ها در قلب بسیاری از کهکشان ها وجود دارند، در بسیاری از دوتایی های ساطع کننده ی x یا در انفجار های عظیم گاما(Gamma ray burst). سیاه چاله ها اکنون سوال های بزرگی در مورد عامل اصلی ادامه ی تشکیل ساختارها یا مفاهیم اساسی مربوط به طبیعت فضا زمان مطرح می کنند. یکی از بزرگترین موفقیت هایی که توسط بشر می تواند به آن دست یابد این است که تصاویری با دقت بسیار نزدیک به تصاویر امروزی از افق رویداد یک سیاه چاله به دست آوریم. چنین دستاوردی می تواند به ما در شناخت و آزمون دقیق تر نسبیت عام در میدان های قوی کمک کند.

توانایی های تداخل سنجی بسیار طویل VLBI در طول موج های بسیار ریز این موضوع را به ما اثبات کرده اند که مشاهده های بسیار دقیقی مبنی بر دست یابی به فواصل بسیار نزدیک به افق رویداد در دهه های آینده برای ما قابل دست یابی خواهد بود. شاهد بسیار قدرت مند ما از طریق مشاهدات اخیر مربوط به منابع رادیویی بسیار فشرده ی صورت فلکی کمان دار می باشد. که در این ناحیه یک سیاه چاله ی بسیار عظیم با جرمی معادل 4 میلیون برابر جرم خورشید دیده شده است که این بزرگترین افق رویداد پیش بینی شده ی ممکن است. هم چنین این رصد ها ساختار هایی از مرتبه ی ابعاد شوارتس شیلد مشخص ساخته اند. ادامه ی این مشاهدات توسط طول موج های ریز به سوی مشاهده ی افق رویداد پیش خواهند رفت. چرا که تکنیک طول موج ریز تکنیک بسیار کار آمد، سیاه چاله ی صورت فلکی کمان دار بهترین جرم قابل بررسی و زمان کنونی ما بهترین زمان ممکن برای این مشاهده می باشد.

سوال هایی که در پایان این مشاهدات برای ما مطرح هستند شامل سوالات زیر می باشد

آیا نسبیت عام در میدان های قوی گرانشی پیش بینی های درستی به ما ارائه می دهد؟ آیا افق رویدادی وجود دارد ؟ آیا با باز نگری مدار ها در اطراف افق رویداد می توانیم می توانیم میزان چرخش یک سیاه چاله را تخمین بزنیم؟ چگونه سیاه چاله ماده را انباشته می سازند چگونه جت های قوی شکل می گیرد؟

در آغاز این پروژه به این صورت آغاز می کنیم که کهکشان مربوط به سیاه چاله ی مورد بررسی را در نظر می گیریم. با تخمین جرم واقعی از روی حرکت اجرام دور آن، حدودی که بر روی حرکت ویژه ی خود سیاه چاله می گذاریم و حدودی بر روی ابعاد آن گذاشته می شود. در حال حاظر تخمینی که برای چگالی مواد در آن ناحیه بر آورد می شود از مرتبه ی 1023 جرم خورشیدی بر پارسک مکعب می باشد. فعلا این بهترین شاهد حاضر در مورد حضور ابر سیاه چاله در آن ناحیه است.

VLBI این امکان را به ما می دهد که در عمق فضای بین ستاره ای پرکنده گی ها را مشاهده کنیم و به تصاویر مربوط به منابع امواج رادیویی دست یابیم.

جرم *SgrA در آپریل سال 2007 برای اولین بار توسط تکنیک سه ایستگاهی VLBI مشاهده شد. این مشاهدات با استفاده از مدل دایره ای گاوسی ابعادی حدود 7/2 تا 3/5 با مقدار مرکزی 7/3 را برای این جرم به دست آورد. این مشاهده به ما این را می گوید که می توانیم با تغییر مناسب طول موج و باز نگری در بعضی از تکنیک های ما برای این رصد تا افق رویداد این جرم جلو برویم.

نمودار بالا یک سطح ساتع کننده ی هم سان گرد را به دور سیاه چاله نشان می دهد، اثر لنز گرانشی باعث می شود که ابعاد این افق از مقدار واقعی آن بزرگتر دیده شود. در اینجا ابعاد ظاهری به صورت تابعی از ابعاد واقعی جرم رسم شده است خط سیاه تو پر ابعاد ظاهری یک سیاه چاله ی غیر چرخان با استفاده از اثر لنزینگ گرانشی را نشان مشخص می کند و خط چین سیاه رنگ نماینده ی نمودار ابعاد واقعی است. ابعاد جرم کوچک تر از خط قرمزی که در شکل نشان داده شده است می باشد. شکل اول نیز ناحیه ی نزدیک شدن ما به افق اتفاق سیاه چاله است که با استفاده از تکنیک گرمایی به دست آمده است.

در دو بخش بعد به دو سوال کيهان شناختی مربوط به مفهوم سفيد چاله جواب می دهيم.