“ბნელი ძალა”

მეცნიერებმა პირველად მოახერხეს შავი ხვრელის დანახვა. რას მისცემს ეს კაცობრიობას?

 უხილავი ურჩხული

 შავი ხვრელი, რომელსაც პოვეჰი (Powehi. ჰავაიელების ენაზე – ბნელით შემკული უძირო ქმნილება ) შეარქვეს, ისე შორსაა დედამიწიდან, რომ მხოლოდ რადიოტელესკოპებით მისი დეტლურდ დათვალიერება შეუძლებელია. სხვა შავი ხვრელების მსგავსად, ისიც უზარმაზარი სიმკვრივისა და უძლიერესი გრავიტაციის მქონე ობიექტია, რომელიც შემომფარგლავ სივრცე-დროს თავის გარშემო კეტავს. გამრუდება იმდენად დიდია, რომ არანაირი იქედან გარეთ გამომავალი ტრაექტორია არ არსებობს. ასეთი სივრცის საზღვარს მოვლენათა ჰორიზონტი ეწოდება და რაც მის შიგნით მოხვდება (სინათლის ჩათვლით), უკან ვეღარ დაბრუნდება. შავი ხვრელების მოვლენათა ჰირიზონტის სიშავის დანახვას ვარსკვლავებისა და მანათობელი გაზის ფონზე აქამდე ვერავინ ახერხებდა.

 ნაწილ ნაწილ

 შავი ხვრელი რომ გადაიღო, დედამიწის ზომის ტელესკოპი და კიდევ ერთი მთავარი ინსტრუმენტია საჭირო – ალგორითმი, რომელიც ყველა მონაცემს მზა გამოსახულებად გადააქცევს. ქეითი ბუმენი (Katie Bouman), ერთ-ერთი მკვლევარია, ვინც ასეთი ალგორითმის შექმნაზე მუშაობდა. ჯერ კიდევ სტუდენტი, ის ცდილობდა კომპიუტერისთვის ფონურ ხმაურში დამალული სილუეტების ამოცნობა ესწავლებინა. მეცნიერ ბილ ფრიმანთან ერთად, ბუმენმა შეიმუშავა მეთოდი, რომლითაც შენობათა კუთხეების ნახევარჩრდილებში ჩაკოდირებული ობიექტები უნდა ამოეცნოთ (2016 წ. – შექმნილია ალგოროთმი, რომელიც შავი ხვრელის რეალურ სახეს დაგვანახებს).

 მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპი (Event Horizon Telescope), ეს არის მსოფლიოს სხვადასხვა წერტილში მდებარე 8 ობსერვატორია, რომელთა რადიო ტელესკოპები ზეზუსტი ატომური საათით არის სინქრონიზირებული. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ტელესკოპები ერთ 10 ათას მეტრიან ვირტუალურ ტელესკოპად არის გაერთიანებული, ასეთი სისტემით მიღებული ინფორაციის რაოდენობა, ერთი გიგანტური ”თეფშის” მქონე წარმოსახვითი რადიო ტელესკოპით მიღებული მონაცემების რაოდენობას მნიშვნელოვნად ჩამოუვარდება. ფონური ხმაურით სავსე მონაცემებიდან საჭირო ინფორმაციის ამოღებაში მეცნიერებს ბუმენის მიერ შექმნილი ალგორითმი დაეხმარა.

 რადიო ტელესკოპებით მიღებულ ინფრომაციას მრავალნაირი ინტერპრეტაცია შეიძლება მოეძებნოს, ანუ საბოლოო გამოსახულებებიც უამრავნაირი გვექნება. თუმცა, ნუ იფიქრებთ, რომ მეცნიერებმა ყველაფერი იმას მოარგეს, როგორი შავი ხვრელიც თვითონ წარმოედგინათ. არსებობს მკაცრი შეზღუდვები, რომლებიც კოსმოსის შესახებ ასტრონომთა ცოდნით არის ნაკარნახევი. მეცნიერებმა იციან, რას შეიძლება ჰგავდეს კოსმოსური ობიექტი და რას ნამდვილად არა, რაც უამრავი ვარიანტის გაცხრილვის საშულებას იძლევა, რომლებიც გვიჩვენებს რა არ შეიძლება იყოს გალაქტიკის ცენტრში და რა არა.

 დავუშვათ, ვაკეთებთ სიმულაციას, რომლითაც მოხდა ისეთი შავი ხვრელის გენერირება, რომელიც აინშტაინის ფარდობითობის თეორიით ნავარაუდევის მსგავსია. ამის მერე, მიღებულ ეგზოტიურ ობიექტს, გალაქტიკის ცენტრში ”ათავსებენ”, რის შედეგადაც გენერირდება მონაცემები, რომლებიც მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპმა შეიძლება მიიღოს. ხვრელი რომ სხვანაირად გამოიყურებოდეს ან საერთოდაც არ არსებობდეს, მიღებული მონაცემები სულ სხვანაირი იქნებოდა, ხოლო ბუმენის ალგორითმი სულ სხვა გამოსახულებას მოგცემდა.

 ალგორითმი, თავის მხრივ, ფაზლის ამწყობს ჰგავს. ის, ტელესკოპებიდან მოსული უზარმაზარი მოცულობის მონაცემების ანალიზს ახდენს და მათზე დაყრდნობით, ზოგად სურათს აწყობს, მასში შეყვანილი კოსმოსური და დედამიწაზე არსებული ობიექტებისაც კი, ათასეულობით გამოსახულებათა ფრაგმენტების გამოყენების ჩათვლით. საბოლოო გამოსახულებათა ნაკრები თუ ისეთია, როგორიც სიმულირებით იქნა მიღებული, მეცნიერებს დარწმუნებით შეუძლით თქვან, რომ ალგორითმი ნამდვილდ სწორად მუშობს. ასე რომ არ იყოს, არა შავი ხვრელის სურათს მივიღებდით, არამედ, მაგალითად, საქორწინო ცერემონიაზე გადაღებულ ფოტოს.

 მოერგო

 გალაქტიკა მესიე 87-ში (М87) მდებარე ცენტრალური ზემასიური შავი ხვრელის გამოსახულება, ფარდობითობის თეორიით ნავარაუდევს ჰგავს, თეორიისა, რომელიც ამ ეგზოტიური ობიექტის მასისა და დიამეტრის გამოთვლის საშუალებას იძლევა. მზის სისტემაზე დიდი, 6,5 მილიარდი მზის მასის მქონე პოეჰის დიამეტრი 40 მილიარდი კილომეტრია (37 სინათლის საათი).

 ფოტოზე, პირობითი ნათელი ფერით შემოსაზღვრული სიშავე, მოვლენათა ჰორიზონტია, თვითონ შავი ხვრელის დანახვა შეუძლებელია. პოვეჰის ბრუნვის ღერძი დედამიწისკენ არის მომართული, ამიტომ მის გარშემო მოძრავი გავარვარებული გაზის დისკოს (აკრეციული დისკო) ”ზემოდან” დავყურებთ. ასეც რომ არ იყოს, ხვრელის გარშემო მოძრავ გაზში მისი ჩრდილი მაინც გამოჩნდებოდა (შავი ხვრელის ჩრდილის ნამდვილი ფოტო).

 კვლევა გრძელდება

М87-ში მდებარე ურჩხულის შესახებ მეტი ინფორმაციის მისაღებად, მეცნიერები დეტალურად შეისწავლიან მის ფოტოს. გარდა ამისა, ჯერ არ გვინახავს ჩვენი გალაქტიკის, ირმის ნახტომის ცენტრალური ზემასიური შავი ხვრელის – მშვილდოსანი A* (Sgr A*)-ს ფოტო, რომელზეც მეცნიერები ახლა მუშაობენ. ის გაცილებით ახლოსაა (დაახლოებით 25 000 ს.წ.), ვიდრე პოეჰი. ირმის ნახტომის ურჩხული წყნარია, არააქტიურ მდგომარეობაშია, რითაც ასტრონომები შეძლებენ განსხვავბულ გარემოში მოხვედრილი შავი ხვრელების ერთმანეთთან შედარება მოახდინონ.

 მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპთა სისტემას სხვებიც დაემატება. მაგალითად, ქით ფიქის ნაციონალური ობსერვატორია არიზონაში (აშშ) და NOEMA-ს მილიმეტრული მასივი ფრანგულ ალპებში. მიღებული მონაცემები უფრო ზუსტი იქნება, მათ შორის, М87-ის რელატივისტურ ჭავლზე (”ჯეტი”), რომელიც პოეჰიდან ამოიტყორცნება. დასაკვირვებლად უფრო მაღალი სიხშირეების გამოყენება კი ახალ ფოტოებს უფრო მკაფიოს გახდის (10 რამ, რაც შავ ხვრელს შეუძლია).

 პოვეჰი – 10 მეცნიერული ფაქტი.

1.  შავი ხვრელი ისეთია, როგორსაც ფარდობითობის ზოგადი თეორია (ფზთ) წინასწარმეტყველებდა.
2.  ზემასიურ შავ ხვრეკლთან ახლოს მდებარე ვარსკვლავების მიხედვით შესაძლებელია თვითონ ხვრელის მასის შეფასება.
3.  ეს მბრუნავი შავი ხვრელია და მისი ბრუნვის ღერძი არ არის ჩვენს მხარეს მომართული.
4.  დარწმუნებით შეგვიძლია ვთქვათ, რომ შავი ხვრელის გარშემო არის ნივთიერება, რომელიც შეესაბამება აკრეციულ დისკოებსა და ნაკადებს.
5.  ხილული ნათელი რკალი, გრავიტაციული ძალისა და გრავიტაციული ლინზირების დემონსტრირებას ახდენს, როგორსაც ფზთ წინასწარმეტყველებდა.
6.  ეს დინამიური მოვლენაა, გამოსიხვება მუდმივად იცვლება.
7.  ”მოვლენათა ჰორიზონტის ტელესკოპი” (მჰტ), შავი ხვრელების ანთებათა მექანიზმის უკეთ შესწავლის საშაულებას მოგვცემს.
8.  დადგინდება პოლარიზაციის მაჩვენებლები, რითაც უნდა გაირკვეს, აქვს თუ არა შავ ხვრელს საკუთარი მაგნიტური ველი.
9.  გაუმჯობესებული მჰტ სხვა გალაქტიკებში არსებულ ზემასიურ შავ ხვრელებსაც მოძებნის.
10.   და ბოლოს, მჰტ ასეულობით სხვა შავ ხვრელს აღმოაჩენს (ჩვენი გალაქტიკის ზემასიური შავი ხვრელის სურათი).