شناخت سياهچاله هاي ستاره اي با تلاش محققان دانشگاه صنعتي شريف

به گزارش روز سه شنبه ايرنا از دانشگاه صنعتي شريف، دكتر سهراب راهوار عضو هيئت علمي و رييس دانشكده فيزيك دانشگاه صنعتي شريف به همراه دو همكار خود منصور كرمي دانش آموخته دانشگاه صنعتي شريف و اوري برودريك Avery E. Broderick از موسسه فيزيك نظري پريميتر و دانشكده فيزيك و نجوم واترلو و همچنين مارك رئيد Mark Reid از مركز اخترفيزيك سميتسونين هاروارد Harvard-Smithsonian در مقاله اي كه در مجله معتبر (Astrophysical Journal (ApJ به چاپ رسيده است، روش جديدي را پيشنهاد كرده اند كه با آن مي توان توزيع فراواني سياهچاله هاي داخل كهكشان را به دست آورد.

**شكل واره اي از همگرايي گرانشي و ايجاد تصاوير جديد
بر اساس اين گزارش، سرنخ اين ايده جديد در پديده همگرايي گرانشي است، طبق پيش بيني نظريه نسبيت عام اينشتين، هر جرمي در كيهان مي تواند مسير نور را منحرف كند و ميزان اين انحراف بيشتر از پيش بيني نظريه مكانيك كلاسيك است.
اين پيش بيني نظري نسبيت عام تبديل به يكي از نخستين آزمون هاي اين نظريه شد، آزمون 29 مي سال 1919 كه توسط ادينگتون انجام شد، از نظر تاريخي سهم جدي در پذيرش نظريه نسبيت عام اينشتين داشت.
17 سال بعد از مشاهده ادينگتون، اينشتين در سال 1936 در مقاله اي به تشريح مسئله همگرايي گرانشي با فرض اين كه يك ستاره نقش لنز را داشته باشد، پرداخت، اينشتين اين مقاله را با اين نتيجه گيري به اتمام رساند كه احتمال ديدن چنين رويدادي صفر است، يك سال بعد زويكي پيشنهاد كرد كه يك خوشه كهكشاني پرجرم اين بار مي تواند نقش لنز گرانشي را داشته باشد.
پيش بيني زويكي در سال 1979 با مشاهده اختروش هاي دوقلو و ايجاد دو تصور مجزا به مشاهده منجر شد، ايجاد دو تصوير مجزاي قابل تفكيك باعث شد كه اين نوع همگرايي را منجمان همگرايي گرانشي قوي بنامند.
اما پيش بيني اينشتين اشتباه از آب در آمد: با مشاهده اثر تقويت شدت نور به دليل وجود يك لنز ستاره اي در سال 1989 منجمان نوع متفاوتي از همگرايي گرانشي را پيدا كردند.
اين نوع همگرايي را كه به خاطر ضعيف بودن لنز امكان تفكيك تصويرها در آن وجود ندارد و فقط از طريق مطالعه تغييرات شدت نور مي توان پي به همگرايي برد، اثر ريز همگرايي گرانشي gravitational microlensing مي نامند. (اين نام گذاري توسط منجم معروف لهستاني Bohdan Paczyński انجام شده است.)
از دهه 90 ميلادي ريزهمگرايي گرانشي روشي جدي براي مطالعه لنزهاي كوچك مانند ستاره ها، سياهچاله هاي برجا مانده از پايان عمر ستاره ها و حتي ها ريز هاله هاي ماده تاريك شد.
دكتر راهوار از دانشكده فيزيك دانشگاه صنعتي شريف بيش از 15 سال است كه به مطالعه اثر ريز همگرايي گرانشي پرداخته است و امروز همراه همكاران بين المللي خود به دنبال يافتن سيارات فراخورشيدي با اين روش است.
اما چگونه مي توان پي به توزيع جرمي سياهچاله هاي ستاره با استفاده از تكنيك ريزهمگرايي پرداخت؟
براي جواب به اين سوال و طرح ايده جديد به همكاري جدي و جديد با يك منجم راديويي نياز بود. اوري از دانشكده فيزيك و نجوم واترلو عضو تلسكوپ راديويي آينده به اسم تلسكوپ افق Event Horizon Telescope است. تلسكوپي كه قصد دارد افق سياهچاله كهكشان راه شيري را به تصوير بكشد. اما چرا تلسكوپ راديويي؟ تلسكوپ راديويي كه قصد شكار امواج الكترومغناطيس را در طول موج هاي بزرگ دارد، به منجمان اين امكان را مي دهد كه با آرايه اي از تلسكوپ ها به قدرت تفكيك بالاتري دست پيدا كنند. تكنيك رصدهاي راديويي متفاوت از رصد اپتيكي است و شما مي تواند از اثر تداخل سنجي استفاده كرده و با آرايه اي از تلسكوپ هاي راديويي دهانه تلسكوپ تركيبي خودتان را به چندين كيلومتر (يا بيشتر)برسانيد.
نتيجه بيش از يك سال كار دكتر راهوار و همكارانش، تركيب دانش نجوم راديويي و ريزهمگرايي گرانشي بود. نتيجه اين تركيب پيشنهاد رصد رويدادهاي همگرايي در طول موج راديويي است. حال با روش جديد پيشنهادي شما مي توانيد هر رويداد ريزهمگرايي را تبديل به رويداد همگرايي قوي كنيد. در نتيجه دو تصوير مجزا تشكيل شده به خاطر اثر همگرايي را هر چند نزديك به هم را مي توانيد با راديوتلسكوپ ها تفكيك كنيد. اين بدين معنا است كه شما مي توانيد ويژگي هاي لنزها را با دقت بيشتري بدانيد!
قسمت آخر معما، احتياج دكتر راهوار و همكارانش به وجود منبع راديويي در كهكشان بود. جواب اين قسمت از مسئله را نيز طبيعت خود در چنته داشت. ستاره هاي متغير Mira كه در طول موج راديويي بسيار روشن هستند منبع مورد نياز براي سيستم همگرايي هستند. منصور كرمي دانشجوي دكتري موسسه پريميتر و دانشكده فيزيك و نجوم واترلو كه نويسنده اول اين مقاله است با همكارانش نشان دادند كه همگرايي گرانشي كه به دنبال آن هستند؛ آن چنان كه در نگاه اول به نظر مي رسد كمياب هم نيست. اين گروه انتظار دارند كه با تلسكوپ راديويي VLBA بتوانند از مرتبه 40 رويداد را در سال ببيند. تابع توزيع جرمي ستاره ها و مدل تحولي آن ها نيز پيش بيني مي كند كه 1.3 از اين رويداد ها به خاطر سياهچاله هاي كهكشان خواهد بود.
اين پژوهش بازتاب جدي در وبگاه هاي خبري physorg، scienedaily وnature world news پيدا كرده است.
دكتر راهوار در مصاحبه هايش چنين مي گويد: 'هيجان جدي و كشف مهم، زماني خواهد بود كه اين ايده و پيشنهاد ما به صورت رصدي مشاهده شود. در اين صورت اولين رويداد ريزهمگرايي گرانشي راديويي را خواهيم ديد، ريزهمگرايي كه تبديل به همگرايي قوي شده است.
به نظر مي رسد كه كشف مهم دور از دسترس نباشد، با توجه به پيشرفت جدي منجمان در ساخت و به كارگيري تلسكوپ هاي راديويي اين مشاهده در دهه آينده قابل انجام است و شما در آينده نزديك منجماني را خواهيد ديد كه درباره تابع توزيع جرمي سياهچاله هاي كهكشان راه شيري با شما صحبت خواهند كرد.
علمي **1836 **
دريافت كننده : يوسف درويشي*انتشار: زهره محتشمي پور