از تصاویر باكیفیت‌تر تا فیلم‌برداری از سیاه‌چاله؛ نسل بعدی تلسكوپ ایونت هورایزن در راه است

از تصاویر باكیفیت‌تر تا فیلم‌برداری از سیاه‌چاله؛ نسل بعدی تلسكوپ ایونت هورایزن در راه استنجوم و فضاعلمیچهارشنبه ۱۴ شهریور ۱۴۰۳ - ۲۱:۳۵مطالعه 4 دقیقهمیلاد میركانیتبلیغاتتبلیغاتتبلیغاتپژوهشگران با انتشار مقاله‌ای جدید، پیشرفت‌های جدید در تلسكوپ ایونت هورایزن (EHT) را توصیف كرده و نوید انتشار تصاویر باكیفیت‌تر در آینده را داده‌اند .

تبلیغاتاغلب مردم جهان با انتشار اولین عكس سیاه‌چاله در سال ۲۰۱۹ كه مسیه ۸۷، سیاه‌چاله‌ی كلان‌جرم واقع در مركز كهكشانی به همین نام را به تصویر كشیده بود، از پروژه تلسكوپ ایونت هورایزن (EHT) باخبر شدند. بااین‌حال، EHT درواقع در سال ۲۰۰۹ شروع به كار كرد و در طول ۱۵ سال گذشته، تكنیك به‌كاررفته برای ثبت تصاویر خود به نام «تداخل‌سنجی خط پایه بسیار طولانی» (VLBI) را به صورت مداوم بهبود داده است .

تا به امروز، ایونت هورایزن تقریبا حداكثر توانایی موجود خود را به نمایش گذاشته است؛ اما براساس یافته‌های مقاله‌ی جدیدی كه ۲۷ اوت در نشریه استرونومیكال منتشر شد، ارتقای چشمگیر در ظرفیت‌های این تلسكوپ قریب‌الوقوع است .

مقاله‌ی اخیر، رصدهای آزمایشی و موفقیت‌آمیز انجام‌شده در فركانس ۳۴۵ گیگاهرتز را گزارش می‌دهد كه پیشرفتی درخورتوجه درمقایسه با فركانس عملیاتی ۲۳۰ گیگاهرتز كنونی است. این دستاورد نمایانگر پیشرفتی بزرگ در توانایی تكنیك VLBI برای اندازه‌گیری نور در فركانس بالا است و می‌تواند كیفیت تصاویر آتی ایونت هورایزن را افزایش دهد .

توانایی ثبت تصاویر در فركانس ۳۴۵ گیگاهرتز به تلسكوپ ایونت هورایزن امكان می‌دهد تا از اجرام دور مانند مسیه ۸۷، با جزئیات بسیار بالاتر عكس بگیرد، تصاویر تركیبی چندرنگ بسازد و احتمالا پس از تكمیل ارتقاء، از سیاه‌چاله‌ها فیلم‌برداری كند .

تصاویر گنجانده‌شده در مقاله، شامل شبیه‌سازی‌ها از ظاهر احتمالی آن عكس‌های تركیبی است.سمت چپ، تصویر شبیه‌سازی‌شده تركیبی از سیاه‌چاله مسیه ۸۷ در فركانس ۸۶ گیگاهرتز (قرمز)، ۲۳۰ گیگاهرتز (سبز) و ۳۴۵ گیگاهرتز (آبی) .

هرچه فركانس بالاتر باشد، تصویر واضح‌تر می‌شود.عكاس: EHT, D. Pesce, A. Chaelتكنیك به‌كاررفته برای ثبت تصاویر ایونت هورایزن به چندین رصدخانه امكان می‌دهد تا به‌عنوان تلسكوپی منفرد و عظیم عمل كنند. به‌همین دلیل، اغلب از EHT به‌عنوان «تلسكوپی به اندازه زمین» یاد می‌شود .

یك اصل اساسی هر تلسكوپ، این است كه دو عامل كلیدی، توانایی آن را در تشخیص اجسام دور تعیین می‌كنند: اندازه‌ی تلسكوپ و فركانس نوری كه می‌تواند اندازه‌گیری كند. هرچند ایونت هورایزن ماهیتی بسیار پیچیده‌تر از تلسكوپ‌های نوری ساده دارد، اصل یادشده همچنان برقرار است و از آنجایی كه EHT را قبلا به بزرگ‌ترین اندازه‌ی ممكن رسانده‌ایم، برای بهبود وضوح تصاویر آن، باید دامنه‌ی فركانس را افزایش می‌دادیم .

بیشتر بخوانیدانتشار اولین تصویر خیره‌كننده از میدان‌های مغناطیسی اطراف سیاه‌چاله مركز راه شیری11 فروردین 03مطالعه '4هر آنچه لازم است درباره اولین تصویر از سیاه چاله بدانید23 فروردین 98مطالعه '6سیاه‌چاله‌ای كه اولین تصویر آن تاریخ‌ساز شد، به دور خود می‌چرخد11 مهر 02مطالعه '4اما انجام چنین كاری بسیار چالش‌برانگیز بوده است .

تصویر مسیه ۸۷ و تصویر مشابهی كه سه سال بعد، از كمان ای*، سیاه‌چاله كلان‌جرم مركز راه شیری منتشر شد، هردو با استفاده از نور دارای طول موج ۱٫۳ میلی‌متر تولید شدند كه برابر با فركانس ۲۳۰ گیگاهرتز است. (هرچه طول موج نور كوچك‌تر باشد، فركانس آن بیشتر است؛ زیرا فاصله‌ی كمتر بین قله‌های موج بدین معنی است كه قله‌های بیشتری می‌توانند در دوره‌ی زمانی معین به حسگر برسند .

)طول موج ۱/۳ میلی‌متر برای چندین دهه حد نهایی تكنیك VLBI محسوب می‌شد. اولین اندازه‌گیری‌ها در این سطح در سال ۱۹۸۹ انجام شد و همان‌طور كه مقاله توضیح می‌دهد، تلاش‌های زیادی انجام شد تا با افزایش اندازه‌ی آرایه‌ی تلسكوپ‌های ایونت هورایزن، همراه با بهبود حساسیت حسگرهای آن، وضوح تصاویر EHT بهبود یابد .

تصویر شبیه‌سازی‌شده از سیاه‌چاله مسیه ۸۷ در فركانس ۳۴۵ گیگاهرتز درمقایسه با تصویر ثبت‌شده در فركانس ۲۳۰ گیگاهرتز.EHT, D. Pesce, A. Chaelدرنتیجه، مقاله‌ی جدید به‌دلیل توصیف اولین پیشرفت در طول موج قابل‌اندازه‌گیری VL‌BI در ۲۵ سال گذشته، از اهمیت بالایی برخوردار است .

نویسندگان مقاله، چندین اندازه‌گیری موفقیت‌آمیز را در ۸۷۰ میكرومتر (۰/۸۷ میلی‌متر) كه معادل فركانس ۳۴۵ گیگاهرتز است، گزارش كرده‌اند. این دستاورد، وضوح زاویه‌ای ایونت هورایزن را دست‌كم تا حدود ۵۰ درصد افزایش و به تلسكوپ امكان می‌دهد تصاویری واضح‌تر و دقیق‌تر از نمونه‌های ثبت‌شده در فركانس ۲۳۰ گیگاهرتز ثبت كند .

فركانس جدید همچنین امكان تركیب تصاویر واضح‌تر را با تصاویر گرفته‌شده در طول موج‌های بزرگ‌تر به‌منظور ساخت تصاویر تركیبی چندرنگ فراهم می‌كند.پژوهشگران همچنین در مقاله توضیح می‌دهند كه چرا رفتن به فراتر از طول موج ۱٫۳ میلی‌متر بسیار دشوار است .

جو زمین معمولا در طول موج ۸۷۰ میكرومتر، نور بیشتری را در مقایسه با ۱٫۳ میلی‌متر جذب می‌كند؛ بدین معنی كه میزان كمتری از نور دارای طول موج كمتر به حسگرهای آرایه‌ی EHT می‌رسد. تداخل جوی همچنین بدین معنی است كه نور رسیده به زمین، ضعیف و دارای نویز بیشتر است و بدتر از آن، كارایی تلسكوپ‌ها در فركانس‌های بالاتر كاهش می‌یابد .

ارتقاء برنامه‌ریزی‌شده برای EHT كه با عنوان نسل بعدی ایونت هورایزن (ngEHT) نامیده می‌شود، بر همكاری جهانی‌تر تكیه دارد و با افزودن رصدخانه‌های بیشتر به آرایه، امكان استفاده از طول موج‌های متعدد را برای ساخت تصاویر یكسان فراهم می‌كند .

شپرد دولمن، نویسنده اصلی مقاله و مدیر بنیان‌گذار پروژه EHT، موفقیت اخیر را سنگ بنای تهیه‌ی فیلم‌های تمام‌رنگی با وضوح بالا از سیاه‌چاله می‌داند؛ دستاوردی كه قدمی بسیار بزرگ در شناخت هرچه بیشتر مرموزترین اجرام كیهان خواهد بود .