90 Year Old Problem Solved One Picture: Black Hole

90 வருடப் பிரச்சனை, ஒரு படம் தீர்ந்தது.

மே 12, 2022 அன்று, வானியலாளர்கள் பால்வீதியின் மையத்தில் இருக்கும் மிகப்பெரிய கருந்துளையின் முதல் படத்தை வெளியிட்டனர். இது Sagittarius மற்றும் விருச்சிக விண்மீன்களின் எல்லையில் அமைந்துள்ளது மற்றும் Sagittarius A* என்று அழைக்கப்படுகிறது.

பிரம்மாண்டமான கருந்துளை 27,000 ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் உள்ளது மற்றும் வானத்தில் வெறும் 52 மைக்ரோஆர்க் விநாடிகள் கோணத்தைக் கொண்டுள்ளது.

எனவே இந்த கருந்துளையை படம் எடுப்பது என்பது சந்திரனில் உள்ள ஒரு டோனட் அளவிலான பொருளின் மீது தொலைநோக்கிகளை சுட்டிக்காட்டுவது போன்றது.

கருந்துளையின் இந்த படத்தை தயாரிப்பதில் உள்ள நுட்பத்தில் தேர்ச்சி பெற பல தசாப்தங்கள் ஆனது. வானொலி வானியல் மற்றும் கணக்கீட்டு இயற்பியலில் இது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மைல்கல் ஆகும், இது நவீன ஆராய்ச்சியின் மையத்தில் உள்ளது.

ஆனால் இந்த சுவாரஸ்யமான கதை சுமார் நூறு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு வானொலி வானியல் தொடங்காதபோது தொடங்கியது.

• 2019 இல் வெளியிடப்பட்ட M87 இன் சூப்பர்மாசிவ் கருந்துளையிலிருந்து இந்தப் படம் எவ்வாறு வேறுபட்டது?
• மிக முக்கியமாக, இயற்பியலுக்கும் வானவியலுக்கும் இந்த படம் ஏன் மிகவும் முக்கியமானது?

1930களில் வானொலி வானியலின் தந்தையாகக் கருதப்படும் கார்ல் ஜான்ஸ்கி, விண்வெளியில் இருந்து வரும் முதல் ரேடியோ அலைகளைக் கண்டுபிடித்தபோது கதை தொடங்கியது. ஜான்ஸ்கி 1928 இல் பெல் டெலிபோன் லேபரட்டரீஸின் ஆராய்ச்சிக் குழுவில் சேர்ந்தார், அங்கு அவருக்கு ஒரு சவாலான பணி ஒதுக்கப்பட்டது.

டிரான்ஸ்-அட்லாண்டிக் ரேடியோடெலிஃபோன் சேவையில் பயன்படுத்த ‘குறுகிய அலைகளை’ (10- 20 மீட்டர்) பயன்படுத்தி வளிமண்டல மற்றும் அயனி மண்டல பண்புகளை ஆய்வு செய்ய பெல் லேப்ஸ் விரும்புகிறது.

ரேடியோ பொறியியலாளராக, ரேடியோ குரல் பரிமாற்றத்தில் குறுக்கிடக்கூடிய இடைவிடாத நிலையான ஆதாரங்களை ஆராய ஜான்ஸ்கி கேட்கப்பட்டார்.

அவ்வாறு செய்ய, ஜான்ஸ்கி ஒரு தனித்துவமான ஆன்டெனா அமைப்பை வடிவமைத்து உருவாக்கினார், இது “ஜான்ஸ்கியின் மகிழ்ச்சி-கோ-ரவுண்ட்” என்று அழைக்கப்படுகிறது.

பல கடினமான மாதங்களில் சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகளின் கடுமையான பகுப்பாய்விற்குப் பிறகு, ஜான்ஸ்கி மூன்று நிலையான வகைகளை அடையாளம் கண்டார்: தொலைதூர இடியுடன் கூடிய ஒரு பலவீனமான சமிக்ஞை, உள்ளூர் இடியுடன் கூடிய அதிக சக்தி வாய்ந்த வெடிப்பு, பின்னர் மூன்றாவது வகை வெடிப்பு ஒரு நிலையான சீற்றத்தை உருவாக்குகிறது.

இந்த மூன்றாவது சமிக்ஞை இதுவரை பதிவுசெய்யப்பட்ட விசித்திரமான விஷயங்களில் ஒன்றாகும். பால்வீதி விண்மீன் மண்டலத்தின் மையத்தில் இந்த சமிக்ஞை தோன்றியதாக ஜான்ஸ்கி சந்தேகித்தார், இது வேற்று கிரக ரேடியோ சிக்னலின் முதல் அறியப்பட்ட கண்டறிதல் ஆகும்.

மேலும், இது Sagittarius விண்மீன் மண்டலத்தில் வலுவானதாகத் தோன்றியது. 30 மீட்டர் டிஷ் ஆண்டெனாவை உருவாக்குவதன் மூலம் மர்மமான காஸ்மிக் சிக்னலை தொடர்ந்து விசாரிக்க விரும்பினார். இருப்பினும், பெல் ஆய்வகங்கள் ஜான்ஸ்கிக்கு ஒதுக்கப்பட்ட பணியை முடித்ததாகக் கருதி, அவரை வேறொரு திட்டத்திற்கு மாற்றியது.

ஆனால் ஜான்ஸ்கியின் விசித்திரமான சமிக்ஞையின் அவதானிப்பு அங்கீகரிக்கப்படாமல் போகவில்லை. விரைவில், வானியலாளர்கள் இந்த பிரகாசமான வானொலி மூலத்தை விண்மீன் மையத்துடன் இணைத்தனர்.

1974 ஆம் ஆண்டில், புரூஸ் பாலிக் மற்றும் ராபர்ட் பிரவுன் என்ற இரண்டு வானியலாளர்கள் பால்வீதியின் மையத்தை ஆய்வு செய்ய அமெரிக்க தேசிய வானொலி வானியல் ஆய்வகத்தின் ரேடியோ தொலைநோக்கியைப் பயன்படுத்தினர்.

ரேடியோ அலைகளை சக்திவாய்ந்த முறையில் வெளியிடும் ஒரு சிறிய மையத்தை அவர்கள் கண்டனர். Sagittarius ராசியில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட முதல் வானொலி ஆதாரம் என்பதால், அதற்கு Sagittarius ஏ என்று பெயரிடப்பட்டது. ஆனால் அதை ஏன் நட்சத்திரத்துடன் குறிப்பிடுகிறோம்?

சரி, நமது விண்மீன் மண்டலத்தின் மையத்தில் வானொலி மூலத்தைக் கண்டுபிடித்தது மிகவும் உற்சாகமானதாகக் கருதப்பட்டது. மேலும் அணுக்களின் உற்சாகமான நிலைகள் நட்சத்திரக் குறியீடுகளால் குறிக்கப்படுவதால், 1982 இல், ராபர்ட் பிரவுன் அதற்கு சாகிடேரியஸ் A* என்று பெயரிட்டார்.

மேலும் அவதானிப்புகள் Sagittarius A* விண்மீன் மையத்தின் ஒரு பகுதியாகும் மற்றும் தொலைதூர பின்னணி பொருள் அல்ல என்பதை உறுதிப்படுத்தியது. மேலும், இது சூரியனை விட 5 மில்லியன் மடங்கு நிறை கொண்டதாகக் கண்டறியப்பட்டது, இது ஒரு சிறிய அளவிலான விண்வெளியில் குவிந்துள்ளது.

இந்த அளவுருக்கள் அனைத்தும் இந்த மண்டலம் பால்வீதியின் கருவாக இருப்பதை சுட்டிக்காட்டியது. ஆனால் ஒரு கேள்வி எப்போதும் திறந்தே இருக்கும், “Sagittarius A* ஒரு மிகப்பெரிய கருந்துளையா அல்லது வேறு ஏதாவது?”

வானியலாளர்கள் Sagittarius A* ஐ ஆப்டிகல் ஸ்பெக்ட்ரமில் கவனிக்க முடியவில்லை, ஏனெனில் மூலத்திற்கும் பூமிக்கும் இடையே தூசி மற்றும் வாயுவால் 25 அளவு அழிவுகள் ஏற்பட்டன.

இந்தக் கேள்விக்கான பதிலைக் கண்டுபிடிக்க, Reinhard Genzel மற்றும் Andrea Ghez தலைமையிலான இரண்டு குழுக்கள் 1990 களின் முற்பகுதியில் Sagittarius A* பகுதியில் இருந்து வரும் அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சைப் படிக்கத் தொடங்கின.

S-நட்சத்திரங்கள் என்று அழைக்கப்படும் Sagittarius A* க்கு 0.1 ஒளி ஆண்டுகளுக்குள் டஜன் கணக்கான நட்சத்திரங்களை அவர்கள் கண்டுபிடித்தனர்.

இந்த நட்சத்திரங்களில் ஒன்றான S2, 16 வருடங்கள் மட்டுமே சுற்றும் காலத்தைக் கொண்டிருப்பதாகக் கண்டறியப்பட்டது, மேலும் அது 17 ஒளி மணி நேரத்திற்குள் அல்லது பூமி-சூரியன் தூரத்தை விட 120 மடங்கு அதிகமாக, மத்திய வானொலி மூலத்திற்கு மிக அருகில் வந்தது.

S2 மற்றும் இப்பகுதியில் உள்ள பல நட்சத்திரங்களின் தூரம், வேகம் மற்றும் சுற்றுப்பாதைகளை பல ஆண்டுகளாக ஆய்வு செய்த பின்னர், ஆராய்ச்சியாளர்கள் Sagittarius A* நமது சூரிய குடும்பத்தின் அளவிற்கு சமமான விண்வெளியில் 4 மில்லியன் சூரியன்களைக் கொண்டிருப்பதாக முடிவு செய்தனர்.

Sagittarius A* என்பது இருண்ட நட்சத்திரப் பொருட்களின் கொத்து அல்லது சிதைந்த ஃபெர்மியன்களின் கூட்டத்திற்குப் பதிலாக ஒரு மிகப்பெரிய கருந்துளையாக இருந்தால் மட்டுமே இந்த கட்டமைப்பு சாத்தியமாகும்.

பல வருடங்கள் தொடர்ச்சியான அவதானிப்புகள் மற்றும் தரவு பகுப்பாய்வுகளுக்குப் பிறகு, பால்வீதியின் மையத்தில் Sagittarius A* என்ற கருந்துளை இருப்பதை Genzel மற்றும் Ghez உறுதிப்படுத்தினர். இதன் முடிவு 2008 இல் அறிவிக்கப்பட்டது மற்றும் 2009 ஆம் ஆண்டு ஆஸ்ட்ரோபிசிகல் ஜர்னலில் வெளியிடப்பட்டது.

ஆய்வுக் குழுத் தலைவர் ஜென்செல், இந்த ஆய்வில் தற்போது மிகப்பெரிய கருந்துளைகள் உண்மையில் உள்ளன என்பதற்கான சிறந்த அனுபவ ஆதாரமாக கருதப்பட்டதாகக் கூறினார். விண்மீன் மையத்தில் உள்ள நட்சத்திர சுற்றுப்பாதைகள், நான்கு மில்லியன் சூரிய வெகுஜனங்களின் மைய வெகுஜன செறிவு ஒரு கருந்துளையாக இருக்க வேண்டும் என்பதை எந்த நியாயமான சந்தேகத்திற்கும் அப்பால் காட்டுகின்றன.

2017 இல் எடுக்கப்பட்ட ரேடியோ இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் தரவுகளின் அடிப்படையில் முதன்முறையாக A* ஆனது மே 12, 2022 அன்று வெளியிடப்பட்டது. இது ஒரு கருந்துளை என்பதை மேலும் உறுதிப்படுத்தியது. ஆனால், தொழில்நுட்ப ரீதியாகப் பார்த்தால், இது அடிவானத்தைச் சுற்றியுள்ள திரட்சி வட்டின் படம்.

Sagittarius A* இன் கணக்கீடுகள் ஐந்தாண்டுகள் எடுத்து, ஆறு வெவ்வேறு இடங்களில் எட்டு ரேடியோ தொலைநோக்கிகள் மூலம் தரவு சேகரிக்கப்பட்டது.சுமார் 6000 TB தரவு தயாரிக்கப்பட்டது, காகிதத்தில் அச்சிடப்பட்டிருந்தால், அடுக்கு சந்திரனை அடைந்திருக்கும்.

மூன்று ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, Event Horizon Telescope M87* எனப்படும் Messier 87 இன் இதயத்தில் உள்ள பிரம்மாண்டமான கருந்துளையை படம்பிடித்தபோது வெளியான படத்தைப் போன்றே உள்ளது. இருப்பினும், இரண்டு கருந்துளைகளுக்கும் இடையே நிறைய வித்தியாசம் உள்ளது.

M87* ஒரு மாபெரும் நீள்வட்ட விண்மீனின் மையத்தில் உள்ளது, அதே சமயம் Sagittarius A* ஒரு சுழல் விண்மீனின் நடுவில் அமைந்துள்ளது. கூடுதலாக, M87* Sagittarius A* ஐ விட தோராயமாக 1000 மடங்கு பெரியது மற்றும் தோராயமாக 54 மில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் உள்ளது, இது நமது விண்மீனின் பிரம்மாண்டமான கருந்துளையை விட 2000 மடங்கு தொலைவில் உள்ளது.

மிகவும் சுவாரஸ்யமாக, M87* செயலில் உள்ளது மற்றும் அதிலிருந்து 5000 ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் பிளாஸ்மா ஜெட் படப்பிடிப்பு உள்ளது. Sagittarius A* செயலில் இல்லை, ஆனால் கடந்த தசாப்தத்தில் வானியலாளர்கள் இரண்டு வெடிப்பு நடவடிக்கைகளை கவனித்துள்ளனர்.

ஜனவரி 5, 2015 அன்று, Sagittarius A* இலிருந்து ஒரு எக்ஸ்ரே ஃப்ளேர் வழக்கத்தை விட 400 மடங்கு பிரகாசமாக இருப்பதைக் கண்டதாக நாசா அறிவித்தது. வானியலாளர்களின் கூற்றுப்படி, கருந்துளையில் விழும் சிறுகோள் உடைவதாலோ அல்லது Sagittarius A* க்குள் பாயும் வாயுவுக்குள் காந்தப்புலக் கோடுகளில் சிக்கியதாலோ இந்த அசாதாரண நிகழ்வு ஏற்பட்டிருக்கலாம்.

மே 13, 2019 அன்று, கெக் ஆய்வகத்தைப் பயன்படுத்தும் வானியலாளர்கள் Sagittarius A* இன் திடீர் பிரகாசத்தைக் கண்டனர், இது வழக்கத்தை விட 75 மடங்கு பிரகாசமாக மாறியது, இது மிகப்பெரிய கருந்துளை மற்றொரு பொருளைச் சந்தித்திருக்கலாம் என்று கூறுகிறது.

கருந்துளைகளுக்கு இடையே குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் இருந்தபோதிலும், படங்களின் ஒற்றுமை நிகழ்வு அடிவானத்திற்கு அருகில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் ஈர்ப்பு விசையைக் காட்டுகிறது. நமது விண்மீன் மையம் ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் கோட்பாட்டை சோதிக்க சரியான பகுதி.

அதிவேக கருந்துளைக்கு அதிக வேகம் மற்றும் நெருங்கிய அணுகுமுறைகள் S நட்சத்திரங்களை Sagittarius A*யின் இயற்பியல் பரிமாணங்களில் வரம்புகளை நிறுவுவதற்கு உதவியாக இருக்கும்.

அனைத்து S நட்சத்திரங்களுக்கிடையில், S4714 என்பது கருந்துளைக்கு 12.6 வானியல் அலகுகளில் நெருங்கிய அணுகுமுறையின் தற்போதைய சாதனையாளர் ஆகும், இது சனி சூரியனுக்கு ஏறக்குறைய நெருக்கமாக உள்ளது.

கருந்துளைக்கு அருகில் இருப்பதால், அது ஒளியின் வேகத்தில் 8% வேகத்தில் பயணிக்கிறது. முன்பு கூறியது போல், கருந்துளையின் நிறை பற்றிய முதல் மதிப்பீடுகள் இந்த S நட்சத்திரங்களின் சுற்றுப்பாதைகளை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் செய்யப்பட்டன, மேலும் அந்த எண்ணிக்கை சுமார் 4 மில்லியன் சூரிய நிறைகள் என வெளிவந்தது.

கருந்துளையின் நிழல் அதன் வெகுஜனத்திற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும், மேலும் வானியலாளர்கள் படத்தை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் வெகுஜனத்தை கணக்கிட்டபோது, ​​​​அது கோட்பாட்டு மதிப்புகளுடன் சரியாக பொருந்துகிறது.

எனவே, இந்தப் படத்துடன், ஐன்ஸ்டீனின் பொதுவான சார்பியல் கோட்பாடு, பறக்கும் வண்ணங்களைக் கொண்ட மற்றொரு கடுமையான சோதனையில் தேர்ச்சி பெற்றுள்ளது. ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி எதிர்காலத்தில் நிகழ்வு ஹொரைசன் தொலைநோக்கியுடன் இணைந்து செயல்படும்.

Webb-ன் முதல் அவதானிப்புகளின் போது, ​​பால்வீதியின் கருந்துளையால் வழங்கப்படும் சில தனித்துவமான மற்றும் தொடர்ச்சியான சவால்களை எதிர்கொள்ள வானியலாளர்கள் அதன் அகச்சிவப்பு இமேஜிங் சக்தியைப் பயன்படுத்துவார்கள்.

Sagittarius A* ஆராய்ச்சிக் குழு, எதிர்காலத்தில் Webb உடன் அதிக நேரம் விண்ணப்பிக்க திட்டமிட்டுள்ளது, இது கூடுதல் எரியும் நிகழ்வுகளைக் காணவும், அறிவுத் தளத்தை உருவாக்கவும், சீரற்ற எரிப்புகளிலிருந்து வடிவங்களைத் தீர்மானிக்கிறது.