پوریا ناظمی
از قلب راه شیری تا ماه گرفته
مهم‌ترین رویداد این هفته ماه‌گرفتگی کاملی است که یکشنبه‌شب رخ می‌دهد و در اکثر نواحی آمریکای شمالی به‌طور کامل دیده می‌شود. البته اگر هوا یاری کند که حداقل پیش‌بینی‌های نیمه شرقی آمریکای شمالی چندان امیدوارکننده نیست.
اما هفته گذشته خبری مهم در دنیای ستاره‌شناسی و کیهان‌شناسی چنان چشمان همه را خیره کرد که نمی‌توان بدون اشاره به آن به هیچ موضع دیگری از دنیای نجومی پرداخت.
پس از سال‌ها تلاش و داده گیری و پردازش، سرانجام گروه علمی تلسکوپ افق رویداد نخستین تصویر از سیاهچاله مرکزی راه شیری را منتشر کردند. سیاهچاله‌ای که در فاصله 27 هزار کیلومتری زمین آرام‌گرفته است.
سیاهچاله‌ها موجودات غریب هستند، اگر اصولاً بتوان آن‌ها را موجود نامید. آن‌ها ناهنجاری‌هایی در دل فضا و زمان هستند که گاه در اثر مرگ ستاره‌های پرجرم به وجود می‌آیند و گاه در قلب کهکشان‌ها در نقش سیاهچاله‌های ابر پرجرم خانه می‌گزینند.
این پدیده‌ها از دل محاسبات نظریه نسبیت عام انیشتین درآمده بودند و حتی اعتراض‌ها و ناخشنودی تئوریسین این نظریه یعنی آلبرت انیشتین هم نتوانست حضور آن‌ها را متزلزل کند. سیاهچاله‌ها به دلیل چگالی بالا و جرم خیره‌کننده‌ای که دارند چنان بافتار درهم‌تنیده فضا و زمان را می‌خمانند که در فاصله‌ای از مرکز این پدیده که آن را تکینگی یا سینگولاریتی می‌نامند، هیچ‌چیز و حتی شعاع‌های طیف الکترومغناطیس و نور نیز توان فرار از چاله ایجادشده در اطراف آن را ندارند. شعاعی از مرکز این پدیده تا مرزی که از آن پیش‌تر نور امکان فرار ندارد (به‌عبارت‌دیگر سرعت فرار از آن از سرعت نور بیشتر است) را شعاع افق رویداد سیاهچاله می‌نامند.
به همین دلیل است که این اجرام فوق پرجرم تاریک و نامریی باقی می‌مانند و چون هیولایی غایب ازنظر از دیدگان (و البته سایر سنجش‌گرهای طیف الکترومغناطیس) پنهان می‌مانند.
اما از مرز افق رویداد که بگذرید داستان متفاوت است. گرانش فوق‌العاده سیاهچاله مواد اطراف خود را به سمت مرکز جذب می‌کند و این مواد در آستانه ورود به افق رویداد با سرعتی معادل سرعت نور به گردش به دور سیاهچاله درمی‌آیند و این سرعت فوق‌العاده آن‌ها را برانگیخته می‌کند و باعث می‌شود تا تابش‌های پرنوری در منطقه پرتوهای ایکس و رادیویی از خود ساطع کنند.
ما اولین بار به همین واسطه بود که به حضور هیولای در مرکز راه شیری که خود را از چشمان ما پنهان کرده است مشکوک شدیم.
رصدهای رادیویی و پرتوایکس نشان از آن داشت منبع پرقدرتی از این تابش‌ها درجایی در حاشیه صورت فلکی قوس و نزدیک به مرز صورت قوس و عقرب در آسمان شب قرار دارد.
این همان راستایی است که مرکز راه شیری در امتداد آن قرار دارد.
چندین دهه دانشمندان تلاش کردند تا نشان و ردی غیرمستقیم از این هیولا را آشکار کنند. یکی از مهم‌ترین پروژه‌ها که جایزه نوبل فیزیک را نیز از آن خود کرد، پروژه‌ای بود که شکیبایی بی‌نظیری طلب می‌کرد. گروهی از دانشمندان به رهبری آندریا گیز، سال‌های طولانی مدار حرکتی ستاره‌های نزدیک به مرکز راه شیری را رصد کردند.
سیاهچاله مرکزی راه شیری – یا هر چیزی دیگری که آنجا پنهان‌شده بود – این ستاره‌ها را تحت تأثیر گرانش خود قرار می‌داد و باعث می‌شد تا با سرعتی بالا به دور مرکز راه شیری بگردند.
برای اینکه مقایسه‌ای در این زمینه در ذهن داشته باشید، به یاد داشته باشید که خورشید ما که در فاصله 27 هزار سال نوری از مرکز راه شیری قرار دارد هر 230 میلیون سال یک‌بار به دور مرکز راه شیری می‌گردد. اما یکی از نزدیک ستاره‌ها به این مرکز، تنها هر شش سال زمینی یک‌بار این مرکز را دو می‌زند.
این گروه تحقیقاتی برای مدت 25 سال حرکت این ستاره‌های نزدیک به مرکز راه کهکشان را رصد و ثبت کردند و بر این اساس مدار آن‌ها را به دست آوردند. از روی این مدار بود که توانستند جرم موجودی که در مرکز راه شیری قرار دارد را حدس بزنند. سیاهچاله مرکزی راه شیری جرمی معادل 4.14 میلیون برابر جرم خورشید ما دارد.
شاید این مقایسه کمی نامفهوم باشد پس بیایید یک مرحله به آن اضافه کنیم.
جرم خورشید ما در مرکز منظومه شمسی حدود 333 هزار برابر جرم کره زمین است. بنابراین وقتی از جرمی معادل 4.14 میلیون برابر جرم خورشید صحبت می‌کنیم به این معنی است که این سیاهچاله در مرکز راه شیری جرمی تقریباً معادل با 1366 میلیارد برابر جرم زمین دارد.
اگر به خواهید این جرم را بر مبنای واحد آشناتری مانند کیلوگرم بنویسید کار کمی سخت می‌شود. به زبان نوشتار علمی این عدد معادل 1036 × 8.26 کیلوگرم است. یعنی عدد 826 را نوشته و مقابل آن 34 صفر بگذارید.
واقعیت این است که هیچ‌کدام از این مقایسه‌ها نمی‌تواند درک درستی از عظمت این سیاهچاله به ما بدهد به این دلیل ساده که مغز ما معیاری برای مقایسه در این ابعاد ندارد.
سیاهچاله‌ها – همان‌طور که از اسمشان مشخص است – را نمی‌توان به‌صورت مستقیم در طول‌موج‌های طیف الکترومغناطیسی دید. اما امان رصد حاشیه آ نشاید وجود داشته باشد اما این کار سختی است.
ابعاد غول‌پیکر سیاهچاله مرکز راه شیری را اگر در مقیاس رصدی قرار دهید و تصور کنید اگر از روی زمین می‌خواهید آن را رصد کنید مثل این است که بخواهید با تلسکوپی از روی زمین، دوناتی را روی سطح ماه ببینید.
علاوه بر این ابعاد کوچک راستای دید ما از مرکز راه شیری را توده‌های غبار میان ستاره‌ای نیز پرکرده است.
بنابراین بهتر است به سراغ بخش‌های غیر مری طیف برویم تا بتوانیم جریان گازهای ملتهب در حال گردش در اطراف این سیاهچاله را ببینیم.
تصویری که دیروز از قلب راه شیری و هیولای پنهان در آن منتشر شد در طول‌موج رادیویی رصد شده است. به‌عبارت‌دیگر آنچه می‌بینید تصویر نوری این منطقه نیست بلکه تبدیل داده‌های رادیویی به طول‌موج مریی است.
برای رصد رادیویی این پدیده ما ازنظر تئوری نیاز به رادیوتلسکوپی داریم که قطر آن قابل‌مقایسه با قطر سیاره خودمان باشد و طبیعی است که امکان فیزیک ساخت چنین رادیوتلسکوپی وجود ندارد.
اینجا است که ابتکار دانشمندان و مهندسان دست در دست هم داد با استفاده از روشی به نام تداخل سنجی رادیویی و استفاده از هشت رصدخانه رادیویی پراکنده در سراسر جهان داده‌های آن را به‌گونه‌ای ترکیب کنند که این مجموعه شبیه به یک تلسکوپ غول‌پیکر عمل کند.
نتیجه جمع‌آوری داده‌هایی که از سال 2011 تا 2017 توسط این رادیوتلسکوپ‌ها جمع شده بود، به مرکز محاسبات پیشرفته در دانشگاه ام آی تی ارسال و فرآیند طولانی پردازش شروع شد و درنهایت پس از سال‌ها کار رصدی و محاسباتی و پردازش بیش از شش هزار ترابایت داده (که اگر روی کاغذ پرینت می‌کردید طول ستون کاغذهای روی‌هم انباشته از زمین به ماه می‌رسید) تصویر نهایی به دست آمد.
درباره اینکه این تصویر چطور پردازش‌شده است می‌توانید نوشته «ملاقات با هیولای پنهان» که درباره نخستین تصویر این مجموعه رصدی که از ابر سیاهچاله مرکزی کهکشان M87 (که هزار برابر بزرگ‌تر از سیاهچاله مرکزی راه شیری است) نوشته شده است.
درباره این تصویر در ماه‌های آینده مفصل خواهید شنید اما به یاد داشته باشید که این نخستین باری است که ما با هیولای پنهان در قلب راه شیری دیدار می‌کنیم و این تازه آغاز راه ما برای بررسی و شناخت این پدیده‌های مرموز کیهان هستند.
اما بیایید از 27 هزار سال نوری دورتر از زمین به اندکی بیش از یک ثانیه نوری از زمین برگردیم. در همسایگی ما فردا شب و بامداد پس‌فردا (یکشنبه‌شب و دوشنبه صبح) ماه کامل – برای ناظران آمریکا – در پشت سایه ماه پنهان می‌شود.
من هفته گذشته درباره این پدیده نوشتم اما به یاد داشته باشید که اگر در نیمه شرقی آمریکا و کانادا زندگی می‌کنید پیش‌بینی‌های هوا چندان مطلوب نیست. اما چشمی به آسمان داشته باشید شاید فرصتی برای دیدن ماه‌گرفته آغاز قرن 15 خورشیدی به دست آید.
اگر هوا ابری بود از اینجا می توانید پخش مستقیم این پدیده را مشاهده کنید. همین‌طور می‌توانید از اینجا زمان های محلی آغاز مراحل مختلف گرفت را برای شهر خود پیدا کنید.
شاید برای شما هم سوال باشد که اگر ماه‌گرفتگی زمانی اتفاق می‌افتد که خورشید و زمین و ماه در یک راستا قرار می‌گیرند و اگر هرماه بدر زمانی است که ما می‌توانیم تمام قرص ماه را ببینیم و این یعنی ماه دقیقاً رو به خورشید و زمین میان آن دو قرار دارد پس چرا هرماه قمری شاهد ماه‌گرفتگی نیستیم؟ و به‌طور معادل چرا در هر ماه نو قمری شاهد بروز خورشیدگرفتگی نیستیم؟
دلیل این مساله به شکل مداری ماه به دور زمین و زمین به دور خورشید بازمی‌گردد. صفحه گردش ماه به دور زمین با صفحه گردش زمین به دور خورشید باهم منطبق نیست و این دو صفحه حدود 5.1 درجه زاویه‌دارند. بنابراین برای اینکه ماه‌گرفتگی یا خورشیدگرفتگی رخ دهد نه‌تنها این سه جرم باید هم خط شوند که ماه باید دقیقاً در محل تلاقی مدار خود به دور زمین و مدار زمین به دور خورشید باشد. نقاطی که به آن گره‌های مداری می‌گویند. به همین دلیل هم هست که ما هرماه شاهد ماه‌گرفتگی و خورشیدگرفتگی نیستیم.
هفته آینده به استقبال صورت‌های فلکی تابستانی خواهیم رفت که کم‌کم از افق سر برمی‌آورند.
خبرهای صبحگاهی
مجله مداد
