رصد نور پشت سیاه چاله و اثبات نظریه نسبیت انیشتین

اثبات نظریه نسبیت انیشتین بعد از رصد نور پشت سیاه چاله 

ستاره شناسان برای اولین بار نوری را رصد کرده اند که از پشت یک سیاه چاله ساطع می شود، و این پدیده درستی نظریه آلبرت اینشتین را بار دیگر ثابت کرد. این "بازتابه درخشان" از بخش عقب تاج سیاه چاله می آید. با مجله اینترنتی بیننده همراه باشید.

مشاهده بازتابه درخشان

محققان در حال بررسی پرتوهای ایکس در حال پرتاب شدن از یک سیاه چاله بزرگ و حجیم در مرکز کهکشان مارپیچی، زویکی 1 (Zwicky 1 )، در فاصله 800 میلیون سال نوری از زمین بودند که این پدیده غیرمنتظره را کشف کردند.

علاوه بر چشمک زدن پرتوهای ایکس از جلوی سیاه چاله، دانشمندان تعدادی "بازتابه درخشان" را از مبدأیی که در ابتدا نمی توانستند تشخیص دهند، کشف کردند.

عجیب تر اینکه، انفجارهای نوری اطراف آن مکان، کوچکتر بودند، دیرتر وارد شدند و رنگهای متفاوتی با نورهای خیره کننده و ساطع شده از جلوی سیاه چاله داشتند.

محققان خیلی زود متوجه شدند که این بازتابه های نور از پشت اَبَرسیاه چاله ساطع می شوند، که درست بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین، فضا-زمان را به هم می ریخت و منجر به چرخش نور به دور سیاه چاله می شد.

دان ویلکینز، دانشمند پژوهشی موسسه کاولی، اخترفیزیکدان ذرات و کیهان شناسی در دانشگاه استنفورد، در بیانیه ای اعلام کرد: "هر نوری که وارد آن سیاه چاله شود بیرون نمی آید. بنابراین، قادر به دیدن چیزی که در پشت سیاه چاله قرار دارد نیستیم. دلیل اینکه اکنون می توانیم آن پدیده را ببینیم این است که بازتابه های نور مذکور اشعه‌ های ایکسی بودند که در جهت مخالف زمین پرتاب می‌ شدند. اما به وسیله میدان مغناطیسی سیاه چاله منعکس می‌شدند (به عبارتی سیاه چاله، فضای پیچ در پیچی است که نور را شکانده یا به اصطلاح خم می کند و میدان مغناطیسی را دور خود می پیچاند.)"

سیاه چاله‌ها معمولاً زمانی متولد می‌شوند که یک ستاره بزرگ منفجر و به ابر نواختر تبدیل می‌ شود. در مرحله بعد این جسم آسمانی به مرحله فروپاشی می‌ رسد. چنین روندی یک ماده متراکم به وجود می‌ آورد که هر چیزی در اطراف خود را می بلعد و بنابراین امکان رصد نور پشت سیاه چاله را غیر ممکن می کند.

نظریه نسبیت انیشتین

نظریه نسبیت عام اینشتین در سال 1915 میلادی نشان می دهد که چگونه اجسام عظیم می توانند بافت جهان را که فضا-زمان نامیده می شوند، پیچ و تاب دهند. اینشتین کشف کرد که، گرانش توسط نیروی غیبی ایجاد نمی شود، بلکه صرفاً تجربه ما از قوس، پیچیدگی و تابدار بودن فضا-زمان در حضور ماده و انرژی است. 

در واقع، وی چنین پیش بینی کرده بود که نیروی گرانش سیاه چاله‌ ها به قدری زیاد است که دور فضا می پیچد، نور را خم می‌کند و میدان‌ های مغناطیسی اطراف را تغییر می‌ دهد. در نتیجه در نظریه انیشیتن اشاره شد که رصد امواج نوری که از بخش دوردست یک سیاه چاله بیرون می‌ آید، امکان پذیر است زیرا میدان‌ های مغناطیسی دستکاری شده مانند یک آینه عمل می‌ کنند.

این فضای منحنی، به نوبه خود، قوانین حرکت انرژی و ماده را تعیین می کند. اگرچه نور در یک خط مستقیم حرکت می کند، اما نوری که از ناحیه ای بسیار منحنی از فضا-زمان عبور می کند، مانند فضای اطراف یک سیاه چاله، در یک منحنی حرکت می کند-در این مورد از پشت به جلو.

این اولین بار نیست که اخترشناسان سیاه چاله ای را مشاهده می کنند که نوری را که به آن همگرایی گرانشی می گویند ساطع می کند. اما، اولین بار است که انعکاس نوری از ناحیه پشت سیاه چاله را می بینند.

اخترشناسان در اصل قصد نداشتند نظریه اینشتن (انیشتین) را که بیش از 100 سال پیش در سال 1915 تدوین شده بود، تأیید کنند. در عوض، آنها امیدوار بودند که از تلسکوپ های فضایی XMM-Newton و NuSTAR آژانس فضایی اروپا برای بررسی نور ساطع شده از ابری از ذرات داغ تشکیل شده در خارج از نقطه بدون بازگشت سیاه چاله یا افق رویداد استفاده نمایند.

دلیل مشاهده نور در پشت سیاه چاله

ابر فوق داغ یا تاج (corona)، دور سیاه چاله می پیچد و با افتادن در آن گرم می شود. به گفته محققان، دمای کرونا می تواند به میلیون ها درجه برسد و ابر ذرات را به یک پلاسما مغناطیسی تبدیل کند؛ همانطور که الکترون ها از اتم ها جدا می شوند. چرخش سیاه چاله باعث می شود که میدان مغناطیسی ترکیبی پلاسمای تاج در بالای سیاه چاله قوس پیدا کرده و درنهایت بشکافد و در نتیجه این امر اشعه ایکس از تاج آزاد شود.

ویلکینز گفت: "این میدان مغناطیسی متصل می شود و سپس به سیاه چاله نزدیک شده، همه چیز را در اطراف خود گرم می کند و این الکترون های پرانرژی را تولید کرده و سپس اشعه ایکس را تولید می کند."

اکنون که محققان ناظر بر چنین پدیده ای بوده اند، گام های  بعدی آنها مطالعه دقیق تر در مورد نحوه خم شدن نور در اطراف سیاه چاله ها و بررسی راه هایی است که تاج های سیاه چاله باعث ایجاد چنین درخشش هایی از پرتو ایکس می شوند.

محققان تمام این یافته های خود را در 28 جولای 2021 در مجله Nature منتشر کردند.

LIVE SIENCE

• {{item.Name}}

  {{item.DateTimeLocalized}}
  {{item.Text}}