دومین تصویر سیاه چاله بزرگ کهکشان M87 نظریه نسبیت عام اینشتین را تأیید می‌کند

دومین تصویر از سیاه چاله کهکشان M87، اولین کهکشانی که انسان‌ها آن را دیدند، نشان می‌دهد که سایه این سیاه چاله یک سال بعد از تصویر اول همچنان پابرجا بوده است. این تصویر را تلسکوپ افق رویداد در تاریخ ۲۱ آوریل ۲۰۱۸، یک سال و ۱۰ روز بعد از اولین تصویر، تهیه کرده و پژوهشگران آن را به‌تازگی منتشر کرده‌اند. همانند تصویر اول، یک حلقه روشن از مواد با دماهای بسیار بالا دور این سیاه چاله می‌بینیم که مطابق پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین، یک سایه تاریک در قلب آن وجود دارد.

سیاه چاله *M87 یک سیاه چاله کلان‌جرم است که در فاصله ۵۵ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد و جرم آن ۶٫۵ میلیارد برابر جرم خورشید است. این سیاه چاله در قلب هسته کهکشانی فعال M87 قرار دارد و به‌تدریج از مواد اطراف خود تغذیه می‌کند. موادی که وارد این سیاه چاله نمی‌شوند در میدان مغناطیسی آن شتاب می‌گیرند و پس از رسیدن به قطب‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور به بیرون پرتاب می‌شوند.

اخترشناسان با مطالعه تصویر اول از سیاه چاله قلب کهکشان M87 توانستند اطلاعات بسیاری درباره ساختار میدان‌های مغناطیسی و گاز و پلاسمای اطراف سیاه چاله به‌دست آورند.

نظریه نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند که عرض یک سیاه چاله تا حد زیادی تنها به یک عامل بستگی دارد: جرم آن. یعنی تا زمانی که جرم کهکشان *M87 تغییر قابل‌توجهی نکند، عرض آن نیز ثابت باقی خواهد ماند.

تصویر جدید سیاه چاله *M87 تأیید می‌کند که عرض آن درطول یک سال تغییری نکرده . با این حال، تفاوت‌هایی در روشنایی دیسک اطراف این سیاه چاله وجود دارد که آشفتگی مواد اطراف سیاه چاله علت این تغییرات هستند.

شباهت‌ها و تفاوت‌های دو تصویر سیاه چاله کهکشان M87

تصاویر سال‌های ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸ شباهت‌های زیادی به یکدیگر دارند. یک شباهت مهم این است که اندازه روشنایی اطراف سیاه چاله تغییری نکرده است.

این مشاهده مهم است. ارزیابی‌ها نشان می‌دهند که سیاه چاله *M87 با نرخ نسبتاً آرامی مواد اطراف خود را درونش ادغام می‌کند. درنتیجه، جرم این سیاه چاله در طول تاریخ انسان‌ها تغییر قابل‌توجهی نخواهد داشت.

طبق نظریه نسبیت عام اینشتین، سطح افق رویداد سیاه چاله، که نقش مرز بیرونی سیاه چاله را بازی می‌کند، به‌طور عمده به جرم سیاه چاله بستگی دارد. به این ترتیب، ثابت ماندن قطر سیاه چاله در هر دو تصویر یک اثبات عملی دیگر برای این نظریه است.

با این حال، این دو تصویر تفاوت‌هایی نیز دارند. در تصویر جدید، روشن‌ترین قسمت حلقه دور سیاه چاله ۳۰ درجه در جهت خلاف عقربه‌های ساعت جابجا شده است. این چیزی است که تیم تلسکوپ افق رویداد انتظار آن را داشت. جابجایی روشنایی حلقه نشان می‌دهد که آشفتگی مواد اطراف سیاه چاله مقدار یکنواختی ندارد.

اخترشناسان پیش‌تر هنگام انتشار نتایج اولین تصویر این موضوع را پیش‌بینی کرده بودند. دیدیم که نسبیت عام می‌گوید اندازه حلقه اطراف سیاه چاله نباید تغییر کند. اما انتشار مواد از دیسک ادغام آشفته اطراف سیاه چاله باعث می‌شود تا نقطه پیک روشنایی دور یک مرکز ثابت بچرخد.

دانشمندان می‌توانند از سرعت چرخش این دیسک برای ارزیابی نظریه‌های میدان مغناطیسی و محیط پلاسمایی اطراف یک سیاه چاله استفاده کنند.