მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპის კოლაბორაციამ ახლახანს გააკეთა მთავარი განცხადება ირმის ნახტომის შესახებ, რომლის მიხედვითაც მათ ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში განთავსებული შავი ხვრელის ფოტო გადაიღეს. ჯერ კიდევ 2019 წელს სწორედ ამ გუნდმა მსოფლიოში პირველად მოახერხა შავი ხვრელისთვის ფოტოს გადაღება. ეს ამჯერად მეორეა.

ამ პროექტზე 100-ზე მეტი მეცნიერი და ინჟინერი მუშაობდა მთელი მსოფლიოდან, რომლებმაც ერთი შეხედვით შეუძლებელი შეძლეს: პირველად მათ გამოიყენეს რადიოტელესკოპები M87-ის გალაქტიკის ცენტრში მყოფი ზემასიური შავი ხვრელის გადასაღებლად.

და მაინც, როგორ შეძლეს ეს? რა ძალისხმევა იყო საჭირო იმისთვის რათა ისეთი ობიექტისთვის გადაეღოთ ფოტო რომელიც სინათლეს არ ასხივებს?

რა არის შავი ხვრელი — ყველაფერი, რაც ამ მისტიკურ ობიექტებზე ვიცით

რა არის მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპის კოლაბორაცია

მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპის ფარგლებში ერთმანეთთან უამრავი მკვლევარი თანამშრომლობს. მასში ჩართულები არიან ასტრონომები, ინჟინრები, სხვადასხვა მეცნიერები და მკვლევრები მთელი მსოფლიოდან. ისინი იყენებენ მრავალფეროვან ხელსაწყოებს, რესურსებს და გამოცდილებას შავი ხვრელის ყველაზე ხილული კიდეების გამოსახულების მიღების მიზნით, რომელიც ცნობილია როგორც მოვლენათა ჰორიზონტი.

ეს მოიცავს არა მხოლოდ ასტრონომებისა და ასტროფიზიკის მკვლევრების ნამუშევრებს, არამედ მონაცემებისა და კომპიუტერული მეცნიერების შრომასაც. ისინი უამრავ მონაცემებს ამუშავებენ რათა საბოლოო შედეგი მივიღოთ.

რატომ არის შავი ხვრელის სურათის გადაღება ასე რთული?

ერთი შეხედვით შავი ხვრელისთვის ფოტოს გადაღება შეუძლებელი უნდა იყოს, მაგრამ რეალურად ეს ობიექტები სრულად უხილავი არ არის. მათი "დანახვის" რამდენიმე გზა არსებობს.

უკვე მრავალი წელია, მეცნიერები აკვირდებიან იმ გრავიტაციულ ეფექტებს, რომელსაც შავი ხვრელები აჩენენ. ამასთან, მეცნიერები ხედავენ ვარსკვლავებს, რომლებიც უხილავი ობიექტის გარშემო ბრუნავენ და ამასთან დიდ რადიაციას ასხივებენ. ასეთ დროს მიიჩნევა, რომ უხილავი ობიექტი შავი ხვრელია. ეს ხშირად ხდება გალაქტიკების ცენტრალურ რეგიონებში, სადაც ვარსკვლავები უფრო ხშირია.

შავი ხვრელის პოვნის კიდევ ერთი გზაა შავი ხვრელის გარშემო აკრეციული დისკის ძებნა. შავი ხვრელები გარშემო არსებული მატერიის "შესანსვლით" არიან ცნობილი. შესაბამისად, ის რაც მათთან ახლოსაა, ისინი მას ნელ-ნელა ანადგურებენ. აკრეციული დისკი სწორედ ეს არის, როდესაც მატერია შავი ხვრელის გარშემოა. მკვლევრები სწორედ ამ აკრეციულ დისკს აფიქსირებენ შავი ხვრელის ფოტოს გადაღებისას.

რაც არ უნდა ყოფილიყო ადრე მატერია, რომელიც ახლა შავ ხვრელს გარშემო არტყამს, აკრეციულ დისკში ყოფნისას ის გადაიქცა ცხელ იონიზებულ პლაზმად, რომელიც ასხივებს ძალიან დიდ რადიაციას.

შავი ხვრელის ცნობილ ფოტოზე ეს რადიაციაა სწორედ დაფიქსირებული, ხოლო ცენტრში სიშავე უკვე თავად მოვლენების ჰორიზონტის მიღმაა, საიდანაც თავის დაღწევა სინათლესაც აღარ შეუძლია.

ერთი შეხედვით, ეს ძალიან უნდა აადვილებდეს შავი ხვრელების დანახვას, მაგრამ არსებობს ორი ძირითადი გამოწვევა, რაც ამ საქმეს საკმაოდ ართულებს. პირველი ის არის, რომ აკრეციული დისკიდან ამოფრქვეული გამოსხივება სამყაროში ერთ-ერთი ყველაზე კაშკაშაა. გალაქტიკების ცენტრში მყოფი ზემასიური შავი ხვრელები შეიძლება მნიშვნელოვნად აჭარბებდეს მთელი გალაქტიკის შუქს და ასე რომ ეს იმას ჰგავს, თითქოს შეუიარაღებელი თვალით მზეზე ყურება და მზის ლაქების დანახვას ცდილობდეთ.

კიდევ ერთი პრობლემაა ზომაა. შავი ხვრელები მასასთან შედარებით პატარებია. მაგალითად მზე რომ შავ ხვრელად აქციოთ და მას იგივე მასა დავუტოვოთ უშუალოდ მისი რადიუსი სულ რამდენიმე კილომეტრი იქნება. ეს კი მასასთან შედარებით ძალიან ცოტაა. ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელების უმეტესობას დაახლოებით 20 კილომეტრის რადიუსი აქვს, როცა მასით 100-მდე მზის მასა გააჩნიათ. ყველაზე დიდ ზემასიურ შავ ხვრელებსაც კი, რომლებსაც 10 ან 20 მილიარდი მზის მასა აქვთ, დიამეტრით მზის სისტემაში თავისუფლად დაეტეოდნენ. ამის პარალელურად ასეთი გიგანტები ჩვენგან მილიონობით სინათლის წლით შეიძლება იყვნენ დაშორებული. შესაბამისად, მათი დანახვა მარტივი არ არის.

ასე რომ, ჩვენი მზის ანალოგიას რომ დავუბრუნდეთ, შავი ხვრელის დაფიქსირება ჰგავს შეუიარაღებელი თვალით მზის ყურებას და იქ ქალაქის ზომის ლაქის აღმოჩენას. ეს ყველაფერი ერთად არის ის, რაც ასე ართულებს შავი ხვრელის გადაღებას და აი რატომ იყო EHT-ის მიღწევა ასეთი გასაოცარი. მაშ, როგორ შეძლეს ეს?

შემდეგი პოდკასტი: შავი ხვრელები — სამყაროს ყველაზე მისტიკური ობიექტები

როგორ იღებენ შავი ხვრელის ფოტოს?

მნიშვნელოვანია, რომ სინათლე არასოდეს ქრება შავი ხვრელის გარეთ. ასევე ის არ შეიძლება სპონტანურად გამოჩნდეს იქ, სადაც ადრე არ იყო. შესაბამისად, თუ ეს შუქი მოხვდება ჩვენს ბადურაზე ან ინსტრუმენტებზე, ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ ის. სპეციალური ლინზების გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია სამყაროს ყველაზე შორეული ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების შუქის დაფიქსირება და მათი გამოსახულების გარდაქმნა ისე რომ თვალმა აღიქვას.

და ვინაიდან რადიოტალღები და რენტგენის სხივები ისეთივე მსუბუქია, როგორც ხილული სპექტრის სიხშირეები, ჩვენს სენსორებსა და ტელესკოპებს აქვთ ყველაფერი რაც საჭიროა შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტის ჩრდილის დასანახად. ხოლო ამისთვის საჭიროა საკმარისად დიდი ლინზების აგება, რათა მათ მიერ მიღებული შუქი სწორად გარდავქმნათ.

თუმცა, როდესაც საქმე ეხება მშვილდოსან A*-ს (Sgr. A*) მოვლენათა ჰორიზონტის ჩრდილის ხილვას, რომელიც ირმის ნახტომის ცენტრშია და ზემასიური შავი ხვრელია, ყველაფერი ასე მარტივად არ არის. ის დაახლოებით 4 მილიონჯერ უფრო მასიურია ვიდრე მზე, მაგრამ დიამტერი დაახლოებით 43 მილიონი კილომეტრი აქვს.

ასევე ის ჩვენგან 25 600 სინათლის წელზე მეტითაა დაშორებული და ეს წარმოდგენლად დიდი მანძილი მას კიდევ უფრო პატარას ხდის. იმისათვის, რომ გადაიღოთ ასეთი შორეული ობიექტი გვჭირდება უზარმაზარი ლინზა, რომ ფოკუსირება მოახდინოს ამ მცირე რაოდენობის შუქზე. ამისთვის ფაქტიურად დედამიწის ხელა რადიუსის მქონე ტელესკოპია საჭირო.

ლოგიკურია, ასეთი რადიო ანტენის აშენება შეუძლებელია, ასე რომ თითქოს აქ უნდა შევეშვათ ამაზე ოცნებას, მაგრამ საქმეში EHT ერთვება. ჩვენ შეიძლება ვერ ავაშენოთ დედამიწის ზომის რადიოტელესკოპები, მაგრამ გვაქვს ბევრი რადიო ტელესკოპი, მთელ პლანეტაზე. შესაბამისად, თუ მათ ერთსა და იმავე რადიო წყაროზე გადავაწყობთ და ასე ჩავიწერთ მონაცემებს მაშინ დაახლოებით ისეთ შედეგს მივიღებთ, თითქოს დედამიწის ხელა ტელესკოპს ვიყენებდეთ.

შესაბამისად, 2017 წლის აპრილში, EHT რადიოტელესკოპის მასივმა მიმართა თავისი სენსორები Sgr A* და M87* შავი ხვრელებისკენ, რომლებიც, მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენგან ძალიან განსხვავებულ დისტანციებსა და ზომებში არიან, დედამიწიდან თანაბრად ჩანან. შეგროვებული მონაცემების რაოდენობა იმდენად მოცულობითი იყო, რომ მათი ინტერნეტით გადაცემა შეუძლებელი იყო და ის ფიზიკური მყარი დისკებით გადაიტანეს. ცენტრალურ ლაბორატორიაში მათი გადატანის შემდეგ დაიწყო კიდევ ერთი ხანგრძლივი პროცესი — მათი დამუშავება.

მალე სპეციალური ალგორითმის წყალობით, რომელიც ძირითადად მაშინდელი კურსდამთავრებულის, ქეით ბუმანის მიერ იყო შემუშავებული, მსოფლიომ პირველად იხილა M87*-ის მოვლენის ჰორიზონტის ჩრდილი — შავი ხვრელის ფოტო. ამას კი ახლა, სულ ცოტა ხნის წინ მეორე შავი ხვრელის ფოტო მოჰყვა.

ქვიზი: რა იცი შავ ხვრელებზე და გადაურჩებოდი თუ არა მათ?

შესაბამისად, როდესაც მომავალში შავი ხვრელის ფოტოს შეხედავთ და გაიფიქრებთ თუ რა არის ეს, გახსოვდეთ, ამისთვის უამრავი მეცნიერი ათობით წელი მუშაობდა და ეს მთელი კაცობრიობის საერთო შრომის შედეგია.