رازهای سیاه چاله ساگیتاریوس A*: مرکز کهکشان راه شیری زیر ذره بین تلسکوپ افق رویداد

کشف رمز و راز سیاه‌چاله ساگیتاریوس A*: قلب کهکشان راه شیری

در قلب کهکشان راه شیری ما، سیاه‌چاله‌ای ابرپرجرم به نام ساگیتاریوس A* (Sgr A*) قرار دارد که جرم آن تقریباً معادل چهار میلیون خورشید است. مطالعات اخیر مبتنی بر هوش مصنوعی پیشرفته و داده‌های تصویری تلسکوپ افق رویداد (EHT) نشان داده‌اند که Sgr A* با نزدیک‌ترین سرعت ممکن به حداکثر سرعت نظری خود در حال چرخش است؛ این حد سرعتی است که قوانین فیزیک برای آن تعیین کرده‌اند.

تلسکوپ افق رویداد: پیشگام تصویربرداری از سیاه‌چاله‌ها

تلسکوپ افق رویداد پروژه‌ای بین‌المللی است که تلسکوپ‌های رادیویی سراسر جهان را همزمان با یکدیگر همگام می‌کند تا در عمل رصدخانه‌ای به اندازه زمین بسازد. بزرگ‌ترین دستاورد این پروژه گرفتن نخستین تصاویر مستقیم از سایه سیاه‌چاله‌ها بوده است؛ ابتدا از سیاه‌چاله M87* در کهکشان ویرگوی دوردست و سپس از Sgr A* در مرکز راه شیری. این تصاویر دریچه‌ای بی‌سابقه به ساختار و رفتار این اجسام کیهانی مرموز گشودند.

با وجود اهمیت تاریخی این تصاویر، تفسیر آن‌ها کماکان چالشی جدی در اخترفیزیک به حساب می‌آید. داده‌ها از نظر جزئیات محدود هستند و با فیزیک پیچیده نزدیک افق رویداد سیاه‌چاله تحت تأثیر قرار می‌گیرند. برای فائق آمدن بر این موانع، اخترفیزیکدانان با تکیه بر شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیشرفته و الگوریتم‌های هوش مصنوعی سعی دارند اطلاعات مشاهده‌شده را به ویژگی‌های فیزیکی قابل فهم تبدیل کنند.

دستاوردهای هوش مصنوعی: بازنگری در رفتار سیاه‌چاله‌ها

گروهی به سرپرستی دکتر مایکل یانسن از دانشگاه رادبود هلند و مؤسسه ماکس پلانک آلمان، رویکردی نوین ارائه دادند. آن‌ها با بهره‌گیری از قدرت محاسباتی بسیار بالا، میلیون‌ها مدل نظری از سیاه‌چاله با پارامترهای مختلفی مثل سرعت چرخش، زاویه دید و مواد پیرامونی شبیه‌سازی کردند. این مدل‌ها برای آموزش شبکه‌های عصبی مورد استفاده قرار گرفت تا بتوانند ویژگی‌های پنهان در داده‌های واقعی EHT را آشکار کنند.

بررسی این داده‌ها با هوش مصنوعی نشان داد که Sgr A* با سرعتی نزدیک به حداکثر مجاز در نسبیت عام انیشتین در حال چرخش است. جالب آنکه محور چرخش این سیاه‌چاله تقریباً به سوی زمین نشانه رفته و حلقه روشن اطراف آن، ناشی از تابش الکترون‌های داغ در فضای-زمان به شدت خمیده اطراف سیاه‌چاله است.

یکی از یافته‌های شگفت‌انگیز پژوهشگران به خصوصیات میدان مغناطیسی مواد فرو رونده به سیاه‌چاله مربوط می‌شود. برخلاف پیش‌بینی‌های اغلب مدل‌های نظری، خصوصیات مغناطیسی مشاهده‌شده کاملاً مطابق انتظارات نبود؛ نشانه‌ای که حاکی از نیاز به بازنگری در مدل‌های پیشین فیزیک سیاه‌چاله‌ها است.

مقایسه با سیاه‌چاله‌های دوردست: مورد M87*

مطالعات اخیر همین تیم به سیاه‌چاله M87* در مرکز کهکشان ویرگو A نیز تعمیم یافت؛ سیاه‌چاله‌ای ابرجرم که ۵۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد. هرچند M87* نیز با سرعت زیادی می‌چرخد، اما سرعت چرخش آن کمتر از Sgr A* است. نکته جالب‌تر آنکه جهت چرخش M87* برخلاف چرخش قرص مواد اطراف آن است که احتمالاً بر اثر برخورد کیهانی با یک سیاه‌چاله عظیم دیگر در گذشته دور رخ داده است.

دیدگاه کارشناسان و چشم‌انداز آینده

دکتر یانسن معتقد است: «تضاد با پیش‌بینی‌های نظری فعلی هم هیجان‌انگیز و هم چالش‌برانگیز است.» او تأکید می‌کند که هوش مصنوعی و یادگیری ماشین گام‌های نخست در این مسیر هستند و برای عمیق‌تر شدن در رازهای سیاه‌چاله‌ها، مدل‌سازی‌های دقیق‌تر و جمع‌آوری داده‌های بیشتر ضروری است.

تلسکوپ جدید آفریقا (Africa Millimetre Telescope) که در حال ساخت است، به زودی به شبکه تلسکوپ افق رویداد ملحق می‌شود و این امید را می‌دهد که رصدهای دقیق‌تری از سیاه‌چاله‌های ابرجرم ارائه شود. این داده‌های پیشرفته به دانشمندان امکان خواهند داد مبانی نسبیت عام و اصول گرانش را در شرایطی بی‌نظیر و مرزی آزمون کنند.

جمع‌بندی

یافته‌های تازه همکاری تلسکوپ افق رویداد، همراه با پیشرفت‌های هوش مصنوعی، دوره‌ای نو در اخترفیزیک سیاه‌چاله‌ها را رقم زده است. سرعت تقریباً حداکثری چرخش Sgr A* و کشف مغایرت‌های مغناطیسی نمونه‌هایی از پیشرفت‌ها و پرسش‌های تازه در این حوزه هستند. با توسعه رصدخانه‌های جدید و پیشرفت روش‌های محاسباتی، شناخت بشر از عجیب‌ترین اجرام عالم به وضوح و عمق بیشتری خواهد رسید.