این سیاهچاله، که در مرکز کهکشان مسیه ۸۷ (M87) قرار دارد، در فاصلهای حدود ۵۵ میلیون سال نوری از ما قرار دارد. این سیاهچاله جرمی عظیم (SMBH) با نام M87*، بهویژه به دلیل جتهای قدرتمند ذرات بارداری که از قطبهایش خارج میشوند، شناخته میشود. این جتها با سرعت نزدیک به نور حرکت میکنند و به «جت نسبیتی» معروفند. این جتها توسط گرانش شدید و چرخش سریع سیاهچاله تغذیه میشوند.
برای تولید این تصاویر، دانشمندان از روش «میکروسکوپی بسیار بلند خطی (VLBI)» استفاده کردند. این روش، نور جمعشده از چندین مراکز مشاهدهای (یا ایستگاههای رادیویی) را ترکیب میکند تا تصویری دقیق از ساختارهای کوچک ایجاد کند. با این روش، محققان توانستند اندازه و جرم این سیاهچاله را بهطور دقیق تعیین کنند: قطر آن ۲۵٬۰۰۰ واحد آستریومی (AU) یا معادل ۳٫۷ تریلیون کیلومتر (۲٫۳ تریلیون مایل) و جرم آن بیش از ۶٫۵ میلیارد خورشید باشد. با این حال، محل دقیق آغاز جت از سیاهچاله هنوز نامشخص بود.
با استفاده از دادههای جدید EHT که در سال ۲۰۲۱ جمعآوری شده بود، یک تیم بینالمللی محققان توانستند شواهدی درباره منشأ جت جمعآوری کنند. این مطالعه توسط ساوراب (Saurabh) از موسسه ماکس پلانک برای رادیوآسترونوی (MPIfR)، هندریک مولر (Hendrik Müller) از آزمایشگاه رادیویی ملی آمریکا (NRAO) و سباستیانو ون فلنبرگ (Sebastiano von Fellenberg) که اکنون در مؤسسه تئوریک آسترونویک کانادا (CITA) فعالیت میکند، رهبری شد. این تیم با همکاری ۳۰۰ محقق از ۶۰ مؤسسه علمی جهانی، نتایج خود را در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر کرد.
جت برجستهای که از قطبهای M87* خارج میشود، در فاصلهای ۳٬۰۰۰ سال نوری قابل مشاهده است و در تمام طیف الکترومغناطیسی دیده میشود. تصاویر EHT ساختارهای سیاهچاله را بهخاطر حساسیت آنها به انتشارات در مقیاسهای مختلف، کشف کردند. این حساسیت به فاصلههای بین ایستگاههای مختلف («فاصلههای افقی») مربوط میشود که EHT را تشکیل میدهند. فواصل افقی چند هزار کیلومتری، ساختارهای کوچکتر را نشان میداد، در حالی که فواصل افقی کوتاهتر (چند صد کیلومتری) انتشارات از جت گستردهتر را آشکار میکردند.
فاصلههای افقی میانی (بین دو دسته) توسط تیم برای ایجاد ارتباط بین ماده اطراف سیاهچاله و جت استفاده شد. ساوراب در بیانیه EHT گفت: «این مطالعه اولین قدم در اتصال ایدههای نظری درباره آغاز جت به مشاهدات مستقیم است. شناسایی محل احتمالی آغاز جت و ارتباط آن با «سایه سیاهچاله»، قطعهای کلیدی در پازل را به جای خود میگذارد و به درک بهتر عملکرد «موتور مرکزی» کمک میکند.»
با مقایسه شدت رادیویی اندازهگیریشده در مقیاسهای مکانی مختلف، تیم دریافت که حلقه گرم گاز اطراف سیاهچاله که در سال ۲۰۱۹ کشف شده بود، تنها منبع انتشار رادیویی نبود. دادهها نشان داد که بخشی از انتشارات گمشده، در فواصل افقی میانی ثبت شده است. مشاهدات قبلی از سالهای ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸ به دلیل عدم وجود فواصل افقی میانی، نتوانستند پایه جت را کشف کنند، اما دادههای جدید این قابلیت را فراهم کردند. با ترکیب این دادهها با محاسبات مدل، ساوراب و همکارانش نشان دادند که یک منطقه فشرده اضافی میتواند بخشی از انتشارات گمشده را توضیح دهد.
این منطقه، که حدود ۰٫۰۹ سال نوری از M87* فاصله دارد، با پایه جت همپوشانی دارد. مولر افزود:
«ما برای سالها با آزمایشهای VLBI جهانی، بخش داخلی جت M87 را با رزولوشن فزاینده مشاهده کردهایم و در سال ۲۰۱۹ نخستین بار سایه سیاهچاله را رزولوشن دادیم. شگفتانگیز است که به تدریج به سمت ترکیب این مشاهدات پیشروی میکنیم و این تصاویر را در فرکانسهای مختلف کامل میکنیم تا تصویر کامل منطقه آغاز جت به دست آید.»
مشاهدات بیشتر با EHT برای محدود کردن دقیقتر اندازه، شکل و ساختار جت ضروری است. این مشاهدات به دانشمندان اجازه میدهد نهتنها ساختارهای جت را نقشهبرداری کنند، بلکه آنها را تصویری کامل ببینند. این امر فرصتهای آیندهای برای بررسی مستقیم محیطهای سیاهچالههای جرمی عظیم (SMBH) و آزمون نظریههای فیزیک در شرایط اکسترمم فراهم میکند. ون فلنبرگ افزود:
«دادههای جدیدی که در حال ترکیب و کالیبراسیون با حمایت از MPIfR هستند، به زودی با اضافه شدن تلسکوپ بزرگ میلیمتری مکزیک (Large Millimetre Telescope) به تصویر، دید بهتری از منطقه آغاز جت را در دسترس قرار خواهد داد.»
این کشف، گامی مهم در درک نحوه عملکرد سیاهچالهها و تولید جتهای نسبیتی است. با ترکیب دادههای چندگانه و رزولوشن بالا، دانشمندان به سمت کشف مکانیسمهای پنهان در مرکز کهکشانها پیش میروند. این پیشرفت نهتنها به درک بهتر جهان ما کمک میکند، بلکه به چالشهای فیزیکی در شرایط اکسترمم نزدیک میشود. همکاری جهانی EHT، با ترکیب توان علمی بینالمللی، نشان میدهد که چگونه همکاریهای علمی میتوانند به کشفهایی که تا پیش از آن غیرممکن به نظر میرسید، دست یابند.
