შავი ხვრელის პირველი სურათი ერთი წლისაა

სამეცნიერო სამყაროში ძალიან მნიშვნელოვანი მოვლენა უნდა მოხდეს, რომ სოციალური ქსელები მსგავსი სიახლით გადაივსოს და პოლიტიკური თუ პოპულარული ამბები გადაფაროს. შავი ხვრელის პირველი სურათის გადაღება ნამდვილად იმსახურებდა განსაკუთრებულ ყურადღებას და გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის შემდეგ, ალბათ, პირველად გადაფარა ყველა სხვა სიახლე ზუსტად 1 წლის წინ, 2019 წლის 10 აპრილს. სურათს დღეს, მგონი, ყველა ცნობს, მაგრამ უფრო საინტერესო, ალბათ, მაინც ის არის, თუ რეალურად რას ვხედავთ სურათზე.  იგი მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპის მონაცემების დამუშავების საფუძველზე მიიღეს. ეს ტელესკოპი წარმოადგენს ძალიან დიდ ინტერფერომეტრს (ინტერფერომეტრი აერთიანებს რამდენიმე ტელესკოპს, რათა სხვადასხვა ადგილიდან მიღებული დაკვირვებების შეჯერებით უფრო მეტი და მაღალხარისხიანი ინფორმაცია მიიღონ), რომელიც დედამიწის სხვადასხვა ადგილიდან მიღებულ ინფორმაციას სპეციალური ტექნიკის საშუალებით ამუშავებს და ერთიან შედეგს იძლევა.

მოცემულ სურათზე კარგად ჩანს, თუ რამდენად დაშორებულია ტელესკოპები ერთმანეთს, შესაბამისად, მათ ცაზე უფრო ფართო დაკვირვების არეალი და მეტი შესაძლებლობა აქვთ და ბევრად უფრო ეფექტურ მეთოდს წარმოადგენენ, ვიდრე ერთი უზარმაზარი ტელესკოპის აშენებაა, რომელსაც იგივე შესაძლებლობები ექნებოდა (ამ სურათის მისაღებად საჭირო ტელესკოპი რომ აეშენებინათ, დედამიწის ზომის უნდა ყოფილიყო, რაც დღეს წარმოუდგენელია). 

ამ “უზარმაზარი ტელესკოპით” M87-ს 2017 წლის 5, 6, 10 და 11 აპრილს  დააკვირდნენ. მონაცემების აღების შემდეგ ძალიან დიდი გზა არის გასავლელი, სანამ ეს მასალა  მზად იქნება შესასწავლად და დასამუშავებლად. მოსაშორებელია დაკვირვების ობიექტსა და ტელესკოპს შორის არსებული ფონი, ასევე შეშფოთებები და ინსტრუმენტის მიერ გამოწვეული ცდომილებები. ასეთი ტექნიკური დეტალების მოძიება ოფიციალურ საიტზეა  შესაძლებელი, თუმცა ყველაზე საინტერესო სწორედ მას შემდეგ იწყება, რაც მონაცემები დამუშავებულია და მზად არის შესასწავლად. არაპროფესიონალისთვის, ალბათ, წარმოუდგენელია პირველადი მონაცემებისგან, რომლებიც უბრალოდ სხვადასხვა სიხშირეებს და შესაბამის სინათლის ინტენსივობებს წარმოადგენს, როგორ უნდა მივიღოთ ისეთი სურათი, რომელზეც ობიექტის ამოცნობა შეგვიძლია. პროფესიონალებისთვის, ალბათ, კიდევ უფრო ძნელია ამის წარმოდგენა, რადგან მათ იციან, თუ რეალურად რამდენი რამ არის საჭირო ასეთი გამოსახულების მისაღებად. მკვლევრები სხვადასხვა ალოგითმის საშუალებით აგენერირებდნენ გამოსახულების განსხვავებულ ვარიანტებს, რომლებსაც ერთმანეთისგან დამახასიათებელი პარამეტრები განასხვავებდა. თითოეული ალოგირთმი 1000-10000 სურათს მაინც ქმნიდა, შემდეგ ამ შედეგებს ადარებდნენ დაკვირვებულ მონაცემებს და აუმჯობესებდნენ პარამეტრების სიზუსტეს. ალბათ, ახლა გასაგებია, თუ რატომ დასჭირდა ზუსტად 2 წელი მონაცემების შეგროვებიდან საბოლოო შედეგის მიღებას. სხვადასხვა კომბინაციის ანალიზის შედეგად მიიღეს გამოსახულება, რომელიც დღეს მეცნიერების ერთ-ერთ უდიდეს მიღწევად ითვლება.


ფოტოზე ვხედავთ შავ ჩრდილს, რომელიც გარშემორტყმულია სტაფილოსფერი/მოყვითალო ნახევარრგოლით, რომელიც ახალი მთვარის ფორმას წააგავს. შავი ხვრელი ფოტოზე შავ ჩრდილად ჩანს, რადგან მისი გრავიტაციული მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ სინათლის სხივსაც არ შეუძლია მისგან თავის დაღწევა. ირგვლივ კი ვხედავთ აკრეციულ დისკს, პლაზმას, რომელიც შავი ხვრელის გარშემო ბრუნავს და “კვებავს” მას, რადგან, საბოლოოდ, შავი ხვრელი შთანთქავს ამ მატერიას და სწორედ ასე ხდება უფრო მასიური. აკრეციული დისკი ასიმეტრიულია  ზოგადი რელატივიზმის და ე.წ. რელატივისტული ბიმინგის  ეფექტების გამო, რაც გულისხმობს იმას, რომ პლაზმა ჩვენკენ მოძრაობს ქვედა ნაწილში და უფრო მკვეთრად ჩანს, ხოლო შავი ხვრელის ზემოთ ის გვშორდება და მისი ინტენსივობა უფრო დაბალია. დაკვირვებების შედეგი საკმაოდ დიდი სიზუსტით ემთხვევა ზოგადი ფარდობითობის კანონების მიხედვით მოსალოდნელ სურათს და, შესაბამისად, დიდი ალბათობით, მკვლევრებმა მართლაც M87-ის ცენტრში მდებარე სუპერმასიური შავი ხვრელი აღმოაჩინეს. თუმცა ეს არ ნიშნავს, რომ ამ სურათზე არ შეიძლება რეალურად სულ სხვა ობიექტი იყოს გამოსახული

სინამდვილეში, შავი ხვრელის ნაცვლად სურათზე შეიძლება ზოგიერთი სხვა კომპაქტური ობიექტი იყოს გამოსახული. არსებული ვარიანტებიდან განსაკუთრებით საყურადღებოა რამდენიმე: ბოზონური ვარსკვლავები, შიშველი სინგულარობები და გრავა-ვარსკვლავები.

რამდენადაც ზუსტი მეცნიერებაა ფიზიკა, იმდენად აბსტრაქტული და უსაზღვრო შეიძლება გახდეს, როდესაც “ეგზოტიკურ” თეორიებთან გვაქვს საქმე. 

ზემოთ ხსენებული ობიექტებიდან ნაკლებად სავარაუდოა, რომ შიშველ სინგულარობასთან გვქონდეს საქმე, რადგან დაკვირვებული ობიექტის მასა ბევრად უფრო მეტია, ვიდრე შიშველ სინგულარობას შეიძლება ჰქონდეს. გრავა-ვარსკვლავები თავიანთი ბუნებით ძალიან ჰგავს შავ ხვრელებს. გრავა-ვარსკვლავი ნიშნავს “გრავიტაციულ ვაკუუმურ ვარსკვლავს” და მოვლენათა ჰორიზონის გარეთ შავი ხვრელივით აღიწერება, ხოლო მის მიღმა – განსხვავებული (De Sitter Metric) მეტრიკით. მათი ერთმანეთისგან განსხვავება ძალიან რთულია და დამატებით დაკვირვებებს საჭიროებს.

სიმართლე რომ გითხრათ, მე ყველაზე მეტად ბოზონური ვარსკვლავის ალტერნატივამ გამიტაცა და რადგან ეს თეორიები ჰიპოთეტურია და ძლიერი უპირატესობა არცერთს არ აქვს, სწორედ მათზე მოგიყვებით.  ბოზონური ვარსკვლავები ჩვეულებრივი ვარსკვლავებისგან იმით განსხვავდებიან, რომ მთლიანად ბოზონური ნაწილაკებისგან შედგებიან. ჩვეულებრივ ენაზე კი ეს იმას ნიშნავს, რომ ასეთი ვარსკვლავი უჩინარია. არც სინათლეს ირეკლავს, არც გამოასხივებს და, გასაგებად რომ ვთქვათ, ის სრულიად “გამჭვირვალეა”. ალბათ გაგიჩნდათ კითხვა: სრულიად გამჭვირვალე ვარსკვლავი როგორ უნდა “დავინახოთ“, თუ განმარტების მიხედვით ვერ უნდა ვხედავდეთ მათ? ამ დროს ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ არა მისგან წამოსული სინათლით, არამედ მისი გრავიტაციით, რომელიც მას მაინც გააჩნია. რომ დავუფქირდეთ, ასეთი ვარსკვლავები საკმაოდ უნდა ჰგავდნენ შავ ხვრელებს. მიზიდულობის ძალით ისინიც ისევე გადახრიან სინათლის წირებს მათ ირგვლივ, რომ შექმნიან შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტის იმიტაციას. ბოზონური ვარსკვლავების ფენომენი იმდენად საინტერესო აღმოჩნდა, რომ, ალბათ, ცალკე სტატიასაც იმსახურებს, თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი თვისებით ისინი საკმაოდ განსხვავდებიან შავი ხვრელებისგან (ბოზონურ ვარსკვლავებს უფრო “დონატის” ფორმა უნდა ჰქონდეთ და ისინი არც ჯეტებს უნდა წარმოქმნიდნენ), არსებული დაკვირვებები მაინც არ არის საკმარისი იმისთვის, რომ შავი ხვრელის ნაცვლად ბოზონური ვარსკვლავის ყოფნა გამოირიცხოს.

რაც ყველაზე მნიშვნელოვანია, ამ კვლევის შედეგებმა წარმოაჩინა კომპაქტური ობიექტების შესწავლის ახალი გზები. მომდევნო დაკვირვებები უფრო ზუსტად გაზომავენ შავი ხვრელის ჩრდილის ზომას და სტაბილურობას. სხვადასხვა დროს მიღებული მონაცემების შედარება კი ამ შემთხვევაში გამართლებულია, რადგან გალაქტიკა M87-ის მასა არ შეიცვლება ასობით წლის განმავლობაში. ჩვენთვის უკვე კარგად ნაცნობ სურათზე შავი ხვრელის ნაცვლად სულ სხვა ობიექტი რომ აღმოჩნდეს, ეს კვლევა მაინც არანაკლებ მნიშვნელოვანი იქნება, რადგან აკრეციული დისკის დაფიქსირება ძალიან რთული საქმეა. ასევე, არც ის უნდა დაგვავიწყდეს, თუ რა მანძილთან გვაქვს საქმე, მიუხედავად იმისა, რომ ამ შავი ხვრელის დიამეტრი დაახლოებით მზის სისტემის ტოლია და მისი მასა 6.2 მილიარდჯერ აღემატება მზის მასას, იგი ჩვენგან 53.49 მილიონი სინათლის წელიწადით არის დაშორებული და ცაზე იმდენად პატარა ადგილს იკავებს, რომ წარმოუდგენელია ასეთი გარჩევადობის გამოსახულების მიღება. შესაბამისად, მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპის კოლაბორაციამ მეცნიერებაში უმნიშვნელოვანესი კვალი დატოვა და ასტრონომიის შესაძლებლობებს ახალი ასპარეზი გაუხსნა. 


წყარო: Event Horizon Telescope Collaboration, Akiyama, K., Alberdi, A., Alef, W., Asada, K., Azulay, R., Baczko, A.-K., Ball, D., Balokovic, M., Barrett, J., Bintley, D., Blackburn, L., Boland, W., et al., 2019, The Astrophysical Journal, 875, L1.

თიკო ბარათაშვილი

კომენტარის დატოვება

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

Back to top