راز عکس‌برداری از سیاهچاله

تماشای عکسی مربوط به بیش از ۵۰ میلیون سال قبل می‌تواند اتفاقی عجیب و حتی بعید باشد، اما حالا تقریبا اغلب ما این کار عجیب و غریب را انجام داده‌ایم. انتشار تصویر جنجالی و خبرساز از یک سیاهچاله، باعث شد که این تجربه جالب و منحصربه‌فرد را در خاطراتمان ثبت کنیم؛ اتفاقی که سال‌های سال تنها درباره آن صحبت و نظریه‌پردازی می‌شد، اما هرگز عملی نشده بود.

در نهایت شب پنج‌شنبه برای اولین بار تصویری از یک سیاهچاله به اسم کهکشان M۸۷ به کمک تلسکوپی به اندازه کل کره زمین منتشر شد. این سیاهچاله در فاصله ۵۰۰ میلیون تریلیون کیلومتر نسبت به ما قرار دارد و درست به همین دلیل هم هست که تماشای تصاویر آن به معنای تماشای تصاویری مربوط به بیش از ۵۰ میلیون سال قبل است.

یک زن در پشت تصویر خبرساز

تصویر مبهم و گردی که این روزها تمام دنیا را مسحور و شگفت‌زده کرده است، به همت یک دانشجوی ۲۹ ساله دکترا در دانشگاه ام‌آی‌تی به ثبت رسیده است. «کیتی بومان» با توسعه یک برنامه کامپیوتری توانست الگوریتمی را که به امکان ثبت اولین تصاویر از یک سیاهچاله فضایی منجر می‌شود، ایجاد کند. این تصویر شگفت‌انگیز در واقع هاله‌ای از گرد و غبار و گاز را نشان می‌دهد که در ۵۰۰ میلیون تریلیون کیلومتر از زمین قرار دارد. حالا خلق و ثبت این تصویر اتفاقی است که سال‌های سال تصور می‌شد، کاری غیرممکن است.

شاید به همین دلیل هم هست که بعد از انتشار این تصویر، دکتر بومان عکسی از خودش در فیس‌بوک منتشر کرد که نشان می‌دهد چقدر هیجان‌زده و خوشحال است. او در شرح این عکس نوشت: « ناباورانه اولین عکسی را که تا به حال از یک سیاهچاله ثبت کرده‌ام، تماشا می‌کنم.»

او ایجاد این الگوریتم را از سه سال پیش آغاز کرد و رهبری این پروژه را با تیمی متشکل از اعضای آزمایشگاه علوم کامپیوتری و هوش مصنوعی دانشگاه ام‌آی‌تی، مرکز فیزیک نجومی هاروارد-اسمیتسونیان و رصدخانه هایستک ام‌آی‌تی، به عهده گرفت. در نهایت تصویر این سیاهچاله با تلسکوپ ایونت هوریزون (EHT) که شبکه‌ای از هشت تلسکوپ متصل به هم است، گرفته و به کمک الگوریتم دکتر بومان ثبت و ارائه شد. او در این مورد به بی‌بی‌سی گفت: «وقتی برای اولین بار این تصویر را دیدیم، همه در ناباوری بودیم. این تصویر واقعا خارق‌العاده بود. ما تیمی متشکل از ستاره‌شناسان، فیزیکدانان، ریاضی‌دانان و مهندسان هستیم و به همین دلیل توانستیم به چیزی که غیرممکن به نظر می‌رسید، دست پیدا کنیم.»

در ساعت‌های بعد از انتشار این عکس مهم، کیتی بومان به چهره‌ای بین‌المللی تبدیل شد که نام او جریان روز شبکه‌های اجتماعی شده بود. در همین راستا حساب توییتر دانشگاه ام‌آی‌تی تصویری از دکتر کیتی بومان در کنار هارددرایوهای مربوط به ذخیره اطلاعات سیاهچاله را منتشر کرد. در کنار این تصویر عکسی قدیمی از مارگارت همیلتون دانشمند علوم کامپیوتری این دانشگاه هم بود که کدنویسی او کمک کرد تا انسان بتواند برای اولین بار به ماه سفر کند.

مسیر منتهی به عکس تاریخی

برای ثبت اولین تصویر از یک سیاهچاله، از تلسکوپ‌هایی در فواصل مشخص از قطب جنوب گرفته تا شیلی کمک گرفته شد که توسط بیش از ۲۰۰ دانشمند مدیریت و تصاویر آنها پردازش می‌شد. دکتر بومان و دیگر اعضای تیمش، الگوریتم‌هایی را توسعه دادند که اطلاعات به‌دست آمده از تلسکوپ‌ها را به این عکس تاریخی تبدیل کردند. در علوم کامپیوتری و ریاضیات، الگوریتم یک فرآیند یا گروهی از قوانینی است که برای حل مشکلات به‌کار برده می‌‌شود. هیچ تلسکوپی به تنهایی قدرت کافی برای ثبت تصویر یک سیاهچاله را ندارد.

به همین علت شبکه‌ای از هشت تلسکوپ برای این کار مشخص شد که همه آنها از تکنیکی به نام اینترفورمتری استفاده می‌کردند. اطلاعات ثبت شده توسط این تلسکوپ‌ها در صدها هارددرایو ذخیره شده و به مراکز پردازش اصلی در بوستون آمریکا و بن آلمان فرستاده می‌شدند.  روش دکتر بومان برای پردازش این اطلاعات خام، فرآیندی بود که در آن از چند الگوریتم برای بازیابی یک عکس از اطلاعات استفاده می‌شد. نتایج به‌دست آمده از این الگوریتم‌ها برای اطمینان بیشتر توسط چهار تیم مجزا مورد تحلیل قرار می‌گرفت. این در حالی است که از هوش مصنوعی هم در تحلیل این داده‌ها کمک گرفته شده است.

سیاهچاله و اثبات نظریه انیشتین

دانشمندان در تعریف سیاهچاله آن را به ناحیه‌ای از فضا اطلاق می‌کنند که دارای میدان گرانشی بسیار قوی است که هیچ جسم و چیزی بعد از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد. به آن سیاهچاله می‌گویند چون حتی نورهم در آن به دام می‌افتد. از قرن ۱۷ تاکنون مطالعات زیادی درباره آن مطرح شده است. آلبرت انیشتین در ۱۹۱۵ نظریه نسبیت عام خود را مطرح کرد که توصیف کنونی گرانش در فیزیک نوین است. نظریه او وجود سیاهچاله‌ها را به‌عنوان وضعیت پایانی ستاره‌های بزرگ پیش‌بینی می‌کرد. تصویری که شب پنج شنبه از سیاهچاله منتشر شد تا اندازه‌ای نظریه او در این زمینه را تایید کرد.

ندا لهردی