ژرفترین نماهایی که تاکنون از حرکت ستارگان پیرامون ابرسیاهچاله مرکز کهکشان راه شیری ثبت شده

کمان ای*، ابرسیاهچاله‌ی (سیاهچاله‌ی کلان‌جرمِ) مرکز کهکشان راه شیری دارای جرمی ۳.۳ میلیون برابر خورشید است. این دستاورد پژوهشی‌ست که با بهره از عکس‌هایی که به کمک دستگاه گراویتی (GRAVITY) در تداخل‌سنج تلسکوپ بسیار بزرگ (وی‌ال‌تی‌آی) در رصدخانه‌ی جنوبی اروپا گرفته شده بود انجام شده.

 این تصویرها که با دستگاه گراویتی در تداخل‌سنج تلسکوپ بسیار بزرگ (وی‌ال‌تی‌آی)، میان ماه‌های مارس تا ژوییه‌ی ۲۰۲۱ به دست آمده‌اند، گردش ستارگانی بسار نزدیک به ابرسیاهچاله‌ی کمان ای* در قلب کهکشان راه شیری را پیرامون آن نشان می‌دهند

دکتر راینهارد گنتزل، مدیر بنیاد فیزیک فرازمینی ماکس پلانک و برنده‌ی نوبل فیزیک ۲۰۲۰ برای پژوهشش درباره‌ی کمان ای* می‌گوید: «ما می‌خواهیم درباره‌ی ابرسیاهچاله‌ی مرکز راه شیری، کمان ای* بیشتر بیاموزیم.»«بزرگی آن دقیقا چقدر است؟ آیا می‌چرخد؟ آیا ستارگان پیرامونش درست همانگونه که از نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین انتظار داریم رفتار می‌کنند؟»«بهترین راه برای پاسخ به این پرسش‌ها اینست که ستارگان را در مدارهای نزدیک به این ابرسیاهچاله دنبال کنیم. و اینجا ما نشان می‌دهیم که می‌توانیم این کار را با دقتی بالاتر از همیشه انجام دهیم.»

دکتر اشتفان گیلسن، اخترفیزیکدان همین بنیاد می‌افزاید: «ما با داشتن نوبل فیزیک ۲۰۲۰ که برای تاییدِ سیاهچاله بودنِ کمان ای* اهدا  شد، اکنون می‌خواهیم فراتر برویم.»«دوست داریم بدانیم آیا چیز دیگری هم در مرکز راه شیری پنهان شده و آیا نسبیت عام براستی نظریه‌ی درستی برای گرانش در این آزمایشگاه افراطی است یا نه.»

دکتر یولیا اشتدلر، دیگر اخترفیزیکدان این بنیاد می گوید: «وی‌ال‌تی‌آی این واگشودِ (وضوحِ) فضایی باورنکردنی را به ما می‌دهد و با تصویرهای تازه به ژرفایی بیشتر از همیشه می‌رسیم.»«این اندازه از جزییات در آنها و شمار و رفتاری که از ستارگانِ پیرامونِ سیاهچاله آشکار می‌کنند ما را شگفت‌زده کرده.»

دکتر گنتزل، دکتر گیلسن و دکتر اشتدلر و همکارانشان در "همکاری گراویتی"، در تلاش برای یافتن ستارگان نزدیک به کمان ای*  از یک تکنیک یادگیری ماشینی به نام "نظریه‌ی میدان اطلاعات" (Information Field Theory) بهره گرفتند.

آنها مدلی از این که چشمه‌های واقعی چگونه می‌توانند به نظر برسند پدید آوردند، این که دستگاه گراویتی چگونه آنها را خواهید دید را شبیه‌سازی کردند و این شبیه‌سازی را با آنچه گراویتی مشاهده کرده بود همسنجیدند (مقایسه کردند).

این  پویانمایی (گیف) از پیوند تصویرهایی پدید آمده که میان ماه‌های مارس تا ژوییه‌ی ۲۰۲۱ گرفته شده بودند و گردش ستارگانی بسیار نزدیک به ابرسیاهچاله‌ی کمان ای* در قلب کهکشان راه شیری را پیرامون آن در این بازه‌ی زمانی نشان می‌دهند

این به آنها امکان داد تا ستارگانی به نام‌های اس۲، اس۲۹، اس۳۸ و اس۵۵ پیرامون کمان ای* را با دقت و ژرفایی بی‌مانند پیدا و ردگیری کنند. چشمگیر این که، ستاره‌ای به نام اس۳۰۰ را یافتند که در گذشته دیده نشده بود.

آنان همچنین پی بردند که ستاره‌ی اس۲۹ نزدیک‌ترین گذر خود از کنار ابرسیاهچاله را در ماه می ۲۰۲۱ انجام داد.

این ستاره‌ی رکورددار با سرعتِ خیره‌کننده‌ی ۸۷۴۰ کیلومتر بر ثانیه از فاصله‌ی تنها ۱۳ میلیارد کیلومتر کمان ای* گذشت، تقریبا ۹۰ برابر فاصله‌ی زمین تا خورشید (کمی بیش از دو برابر فاصله‌ی میانگین پلوتو از خورشید). تاکنون هیچ ستاره‌ی دیگری که با این سرعت و به این نزدیکی به گردِ این ابرسیاهچاله بگردد دیده نشده بود.

پژوهشگر اصلی دستگاه گراویتی، دکتر فرانک آیزنهاور که یکی دیگر از اخترفیزیکدانان این بنیاد ماکس پلانک است می‌گوید: «تداخل‌سنجی تکنیک پیچیده‌ایست، ولی در پایان کار به تصویرهایی می‌رسیم که ۲۰ برابر پُروضوح‌تر از آنهایی هستند که از هر یک از تلسکوپ‌های وی‌ال‌تی به تنهایی به دست می‌آید و رازهایی از مرکز کهکشان را آشکار می‌کنند.»

این تصویرهای تازه، همراه با داده‌های پیشینِ این گروه، تایید می‌کنند که این ستارگان دقیقا همان مسیرهایی را دنبال می‌کنند که نسبیت عام برای حرکت اجرام پیرامون سیاهچاله‌ای به جرم ۴.۳ میلیون برابر خورشید پیش‌بینی کرده است. این دقیق‌ترین برآورد از جرمِ کمان ای* تا به امروز است.

این دانشمندان همچنین توانستند فاصله‌ی زمین تا کمان ای* را به دقت بسنجند و آن را ۲۷۰۰۰ سال نوری اندازه گرفتند.

دکتر گنتزل می‌گوید: «دنبال کردن ستارگان در مدارهایی تا این اندازه نزدیک به کمان ای* به ما امکان می‌دهد میدان گرانشی پیرامونِ نزدیک‌ترین ابرسیاهچاله به زمین را با دقت بپژوهیم تا نسبیت عام را بیازماییم و ویژگی‌های یک سیاهچاله را تعیین کنیم.»

این یافته‌های تازه در دو پژوهشنامه در نشریه‌ی آسترونومی اند آستروفیزیکز منتشر شده.

بازسازی مدارهای ستارگان بسیار نزدیک به ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان راه شیری به گرد آن، به بهره از عکس‌های تداخل‌سنج وی‌ال‌تی‌آی. اگر ویدیو اینجا اجرا نشد می‌توانید آن را در توییتر یا تلگرام یک ستاره در هفت آسمان ببینید

نمایشی از مرکز کهکشان راه شیری که ستارگان در مدارهایی نزدیک به گرد ابرسیاهچاله‌ی کمان ای* را نشان می‌دهد

-------------------------------------------------

تلگرام، توییتر، اینستاگرام و فیسبوک یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
facebook.com/1star7sky

واژه‌نامه:

Sagittarius A* - supermassive black hole - Milky Way Galaxy - Sun - GRAVITY - ESO - Very Large Telescope Interferometer - VLTI - black hole - Reinhard Genzel - Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics - Nobel Prize - Einstein - general relativity - Stefan Gillessen - spatial resolution - Julia Stadler - GRAVITY Collaboration - machine-learning - Information Field Theory - star - S2 - S29 - S38 - S55 - S300 - Earth - Pluto - Interferometry - VLT - Galactic center - Frank Eisenhauer - gravitational field - Astronomy & Astrophysics -

منبع: sci-news

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان