आकाशगंगा के केंद्र में एक विशाल, रहस्यमय उपस्थिति है जो इसके चारों ओर सितारों पर और खगोलविदों की कल्पनाओं पर एक शक्तिशाली प्रभाव डालती है।
अब वैज्ञानिकों के पास हमारी आकाशगंगा के केंद्र में दुर्जेय बल की पहली तस्वीर है: धनु A*, एक सुपरमैसिव ब्लैक होल जिसका द्रव्यमान 4 मिलियन सूर्य है।
गुरुवार को अनावरण की गई छवि को दुनिया भर के छह स्थानों पर आठ रेडियो वेधशालाओं के एक नेटवर्क द्वारा कैप्चर किया गया था। साथ में वे ब्रह्मांड में कुछ सबसे रहस्यमय और हैरान करने वाली वस्तुओं को देखने के लिए डिज़ाइन किए गए पृथ्वी के आकार के टेलीस्कोप के व्यावहारिक समकक्ष बनाते हैं।
ब्लैक होल की तस्वीर लेना एक विलक्षण उपलब्धि है, क्योंकि इसकी विशिष्ट विशेषता यह है कि इसके गुरुत्वाकर्षण की पकड़ के भीतर कुछ भी नहीं बच सकता है – प्रकाश सहित।
लेकिन खगोलविद वलय के आकार की सीमा देख सकते हैं जिसे घटना क्षितिज के रूप में जाना जाता है, और उससे आगे सुपरहिट गैस की सुनहरी, धुंधली अंगूठी और झुकने वाली रोशनी जो ब्लैक होल के बिना वापसी के बिंदु के किनारे को स्कर्ट करती है।
“हमारे अपने आकाशगंगा के केंद्र में ब्लैक होल को देखने से ज्यादा अच्छा क्या है?” कहा केटी बोमनएक कैलटेक कम्प्यूटेशनल इमेजिंग प्रोफेसर और अंतरराष्ट्रीय टेलीस्कोप टीम के सदस्य।
परिणाम थे एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में आज प्रकाशित.
ब्लैक होल ब्रह्मांड में सबसे घनी वस्तुएं हैं। जब एक विशाल सितारा फाइनल में विस्फोट करता है, नाटकीय सुपरनोवाइसके ढहने से पदार्थ का एक छोटा सा थक्का इतना घना हो जाता है कि इसका गुरुत्वाकर्षण खिंचाव इसके चारों ओर अंतरिक्ष और समय के ताने-बाने को विकृत कर देता है।
वैज्ञानिक लंबे समय से संदेह है कि सुपरमैसिव ब्लैक होल हमारी आकाशगंगा सहित हर आकाशगंगा के केंद्र में स्थित हैं। फिर भी उनके विशाल आकार के बावजूद, वे ब्रह्मांड में एक मायावी उपस्थिति हैं, केवल उनके आस-पास की वस्तुओं पर उनके प्रभाव से देखे जा सकते हैं।
किसी वस्तु की छवि को कैप्चर करना जिससे कोई प्रकाश नहीं बच सकता है, यह एक बड़ी चुनौती है घटना क्षितिज टेलीस्कोप संघ ने 2009 में वापस निपटने के लिए निर्धारित किया। इस प्रयास में दुनिया भर के 80 संस्थानों में 300 से अधिक वैज्ञानिकों और इंजीनियरों का सहयोगात्मक कार्य शामिल है।
इसे बनाने में एक दशक का समय लगा ब्लैक होल की पहली तस्वीर, जो मेसियर 87 आकाशगंगा के केंद्र में लगभग 55 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर है (ब्लैक होल को M87* के नाम से भी जाना जाता है)। इसका घटना क्षितिज लगभग 25 बिलियन मील चौड़ा है, जिसका द्रव्यमान लगभग 6.5 बिलियन सूर्य है।
हालांकि धनु A* – या Sgr A* संक्षेप में – पृथ्वी से मात्र 27,000 प्रकाश वर्ष दूर है, लेकिन इसका M87* के द्रव्यमान का 0.1% से भी कम है। यदि यह आसानी से हमारी अपनी आकाशगंगा में स्थित नहीं होता, तो फोटो खींचना लगभग असंभव होता। बोमन ने इसकी तुलना लॉस एंजिल्स में खड़े होने और न्यूयॉर्क में नमक के एक दाने की तस्वीर लेने से की।
“यह एक जेंटलर, अधिक सहकारी ब्लैक होल है जिसकी हमने अपेक्षा की थी,” ने कहा फेरियल zel, एरिज़ोना विश्वविद्यालय के खगोलशास्त्री और टेलीस्कोप कंसोर्टियम के संस्थापक सदस्य। “हम अपने ब्लैक होल से प्यार करते हैं।”
वास्तव में, चित्र आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के लिए आज तक का सबसे मजबूत सबूत प्रदान करते हैं। विशेष रूप से Sgr A* के साथ, घटना क्षितिज के आसपास के वलय का आकार और आकार उल्लेखनीय रूप से आइंस्टीन के सिद्धांत के आधार पर वैज्ञानिकों की भविष्यवाणी के अनुरूप है।
“वे इतने सारे तरीकों से बहुत अलग हैं, फिर भी गुरुत्वाकर्षण का एक ही सिद्धांत वास्तव में बताता है” दोनों छवियों का आकार, बोमन ने कहा। “और यह एक बड़ा परिणाम है। यह वास्तव में बहुत ही रोमांचक है कि वे बहुत समान दिखते हैं।”
बाईं ओर सुपरमैसिव ब्लैक होल मेसियर 87 आकाशगंगा के केंद्र में है। दाईं ओर वाला हमारे मिल्की वे के केंद्र में है।
(ईएचटी सहयोग)
ए लोकप्रिय कक्षा मॉडल एक ब्लैक होल इस ब्रह्मांडीय घटना की कल्पना करने का एक उपयोगी तरीका प्रदान करता है। स्पेस-टाइम के कपड़े को प्लास्टिक रैप की एक शीट के रूप में कसकर खींचा गया, और एक टेनिस बॉल के रूप में पृथ्वी उसके केंद्र में गिर गई। गेंद फिल्म में एक मामूली वक्र बनाएगी, जैसे कि हमारा अपेक्षाकृत मामूली आकार का ग्रह अंतरिक्ष-समय के लिए करता है।
हालांकि, स्टील की एक गेंद फिल्म को बहुत आगे तक मोड़ देगी। यदि गेंद काफी भारी है, तो फिल्म इतनी अधिक झुक जाएगी कि कोई भी अन्य वस्तु अनिवार्य रूप से सबसे भारी वस्तु की ओर लुढ़क जाएगी। यही ब्लैक होल समय और स्थान के साथ करते हैं।
“ब्लैक होल बड़े ब्रह्मांडीय वैक्यूम क्लीनर नहीं हैं जिन्हें हॉलीवुड उन्हें चित्रित करना पसंद करता है,” बोमन ने कहा।
बोमन ने कहा कि छोटा और कम कुशल एसजीआर ए * ब्रह्मांड में सामान्य ब्लैक होल के अल्ट्रा-विशाल M87 * की तुलना में बेहतर प्रतिनिधि होने की अधिक संभावना है।
यूसीएलए खगोलशास्त्री एंड्रिया गेज़ू था 2020 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया एसजीआर ए* की खोज के लिए। ईएचटी द्वारा निर्मित छवि सुपरमैसिव ब्लैक होल के लिए “उल्लेखनीय रूप से समान” थी जिसे उसने और उसके सहयोगियों ने इस आकाशगंगा के केंद्र में सिद्धांतित किया था।
“एक भविष्यवाणी है कि आपको घटना क्षितिज के बाहर, ब्लैक होल के चारों ओर प्रकाश की इस एकाग्रता को देखना चाहिए, और आप वास्तव में यह देख सकते हैं कि यह उल्लेखनीय है,” गेज़ ने कहा। “यह वास्तव में रोमांचक है।”
एक एकल दूरबीन से ब्लैक होल की तस्वीर खींचने के लिए 13 मिलियन मीटर चौड़े लेंस की आवश्यकता होती है – दूसरे शब्दों में, पृथ्वी के आकार के बारे में एक दूरबीन।
अंटार्कटिका में नेशनल साइंस फाउंडेशन के अमुंडसेन-स्कॉट साउथ पोल स्टेशन पर साउथ पोल टेलीस्कोप इवेंट होराइजन टेलीस्कोप एरे में आठ टेलीस्कोपों का सबसे चरम स्थान है।
(जुनहान किम / एरिज़ोना विश्वविद्यालय)
उस तार्किक असंभवता के स्थान पर, इवेंट होराइजन टेलीस्कोप ग्रीनलैंड, अंटार्कटिका में आठ रेडियो वेधशालाओं के माध्यम से डेटा एकत्र करता है, और बीच में छह अन्य स्थानों पर, परमाणु घड़ियों के लिए सिंक्रनाइज़ किया जाता है। जैसे-जैसे पृथ्वी घूमती है, वेधशालाएँ अपने लक्ष्य को अनेक कोणों से देखती हैं।
EHT सदस्य ने कहा कि Sgr A* के ग्लैमर शॉट को 5 पेटाबाइट डेटा से डिस्टिल्ड किया गया था, जो कि 100 मिलियन टिकटॉक के बराबर है। विन्सेंट मछली एमआईटी हेस्टैक वेधशाला के। प्रकाशित तस्वीर उस डेटा से खींची गई कई छवियों का औसत है।
EHT सहयोग ने धनु A* की संभावित छवियों की झड़ी लगा दी, फिर एकल छवि बनाने के लिए उनका औसत निकाला।
(बेन प्राथर / ईएचटी थ्योरी वर्किंग ग्रुप / ची-क्वान चान)
जैसा कि हाल ही में दो दशक पहले हुआ था, “मैंने सोचा होगा कि हम इस तरह की तस्वीरें कभी नहीं देखेंगे। यह बहुत कठिन होगा,” कहा डेनियल स्टर्नला कनाडा फ्लिंट्रिज में नासा की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी में ब्लैक होल का अध्ययन करने वाला एक खगोल भौतिकीविद्।
“यह मेरी अपेक्षा से बेहतर लग रहा था,” उन्होंने कहा। “यह उन सिद्धांतों से मेल खाता है जो दशकों पुराने हैं जो हमने सोचा था कि ब्लैक होल जैसा होगा।”
चूँकि यह ब्लैक होल इतना छोटा है, इसके चारों ओर का वलय बहुत अधिक व्यस्त दिखाई देता है। M87* की परिक्रमा करने में हफ्तों का समय लेने वाली गैसें Sgr A* को कुछ ही मिनटों में घेर सकती हैं। उत्सर्जन में तेजी से बदलाव को देखते हुए, यह संभव है कि दूरबीन आने वाले वर्षों में घटना क्षितिज के आसपास गतिविधि की चलती छवियों को पकड़ने में सक्षम हो, बोमन ने कहा – संभावित रूप से कई आयामों में।
“क्या होगा अगर हम वास्तव में ब्लैक होल के चारों ओर तीन आयामों में समय के साथ गैस का नक्शा बना सकें?” बोमन ने कहा। “यह एक ऐसी चीज है जिसे लेकर मैं वास्तव में उत्साहित हूं।”