10 апрель куни жаҳоннинг турли жойларида бир вақтнинг ўзида бўлиб ўтган олтита матбуот конференциясида илм-фаннинг оламшумул ютуғи эълон қилинди: Event Horizon Telescope илмий коллаборацияси тарихда илк бор ўта массив қора туйнук шарпасининг суратини олишга муяссар бўлди. Хўш, у ўзи нима, унинг аҳамияти нимада, ўзбекистонликларга бунинг нима қизиғи бор? Бу ҳақда «Дарё» колумнисти, физик олим Пўлат Тажимуратов ҳикоя қилади.

Фото: EHT

Замонавий физиканинг икки катта «фарзанди» бор; шулардан бири — коинот катта миқёсда қандай ишлашини тушунтириб берадиган умумий нисбийлик назарияси. 1915 йилда Альберт Эйнштейн томонидан эълон қилинган бу ғояга кўра гравитация, яъни бутун олам тортишиш кучи аслида масса таъсирида фазо ва вақтнинг эгриланишидир. Массага эга бўлган ҳар қандай жисм ўзи атрофида фазо ва вақтни эгрилайди, масса қанча катта бўлса, эгрилик ҳам шунча кучли бўлади.

Эйнштейн майдон тенгламаларининг биринчи аниқ ечимини немис физиги Карл Шварцшильд топган. У шар шаклида тақсимланган модданинг атрофида фазо-вақт эгрилигини ўрганаётиб ғаройиб бир натижа олган: берилган массали модда маълум бир ўлчамгача сиқилса, унинг тортишиш кучини енгиб бўлмай қолади, модданинг ҳаммаси марказдаги бир нуқтада тўпланади, унинг атрофида эса фаразий математик сирт — ҳодисалар горизонти ҳосил бўлади. Бу сиртдан «ичкарига» ўтган ҳеч нима қайтиб чиқа олмайди, ҳатто ёруғлик ҳам. Айнан шу сабабли бундай жисмлар кейинчалик «қора туйнук»/«қора ўра» деб ном олган.

Шу пайтгача қора туйнуклар (ёки уларга жуда ўхшаш жисмлар) мавжудлигига кўплаб билвосита далиллар топилган, лекин улар бевосита кузатилмаган эди. Шу ерда диққатлироқ ўқувчилар «қора туйнукдан ёруғлик ҳам чиқмаса, уни қандай кузатиш мумкин ўзи» деб жуда ўринли савол бериши мумкин. Гап шундаки, одатда қора туйнуклар атрофида у ён-атрофдан «суғуриб» олган модданинг қолдиқлари — чанг ва газ тўдалари бўлади. Модда қора туйнукка қулаб тушаётганида унга яқинлашган сайин унинг атрофида тобора тезроқ айланиб, катта ҳароратларгача қизийди ва ўзидан нурланиш чиқара бошлайди. Бундан ташқари, коинотдаги миллиардлаб манбалардан чиқаётган нурланиш ҳам қора туйнукнинг ёнидан ўтади. Ҳодисалар уфқи яқинида гравитация жуда кучли бўлгани сабаб нурларнинг йўли эгриланади, яъни қора туйнук ўзига хос линза вазифасини ўтаб, нурланишни фокуслайди. Натижада биз у томон қараганда ёруғ ҳалқа ичидаги қора доғ — ўзига хос шарпани кўрамиз. Шарпанинг шакли қора туйнукнинг параметрларига боғлиқ равишда турлича бўлиши мумкин, ва унинг геометрик параметрлари асосида қора ўранинг физик параметрларини аниқлаб бўлади. Демак, қора туйнукларни топишнинг бир йўли — умумий нисбийлик назарияси доирасида ҳисоб-китоблар орқали шарпанинг шакли қандай бўлиши мумкинлигини аниқлаш ва осмонда шунга ўхшаш объектларни қидириш.

Бироқ юлдуз массасидаги қора туйнуклар одатда жуда кичик (масалан, бизнинг Қуёшимизникидек массага эга бўлган қора туйнук радиуси атиги 3 километрга тенг бўлади), шу сабабли кузатиш учун галактикалар марказларида жойлашган ўта массив қора туйнуклар афзалроқ. Ва ҳатто шу ҳолда ҳам бир телескопда қора туйнук шарпасини кўришнинг иложи йўқ — бунинг учун телескоп ўлчами Ер куррасига баробар бўлиши керак, чунки кўринма ўлчамлари энг катта бўлган иккита қора ўранинг шарпаси Ойнинг кўринма катталигидан миллион баробар кичик бўлади.

Event Horizon Telescope лойиҳаси бу масалани стандарт усулда ҳал қилди — Ер билан баробар битта катта телескопни ишлатиш ўрнига Ернинг турли жойларида жойлашган саккизта радиотелескопдан фойдаланиш режалаштирилди. 2017 йил апрель ойининг бошида телескопларнинг ҳар бири жойлашган ҳудудда об-ҳаво кузатиш учун қулай бўлди ва тўрт кун давомида бу телескоплар M87 галактикаси марказини кузатди. Бунда олинган ахборот ҳажми шунчалик катта эдики, уларни тармоқ орқали жўнатишнинг иложи йўқ эди (бунинг устига, баъзи телескоплар жойлашган ҳудудларда тармоқ йўқ, масалан Антарктидада), шу сабабли олинган маълумотлар қаттиқ дискларга ёзилиб, катта контейнерларда кема ва учоқлар орқали АҚШ ва Европада жойлашган икки марказга элтилди. Бу марказларда маълумотлар тўғрилиги ва бутунлиги қаттиқ текширилгач, улар тасвирни тиклаш учун олимларга берилди. Тасвир устида бир неча гуруҳ бир-биридан мустақил равишда ишлади (инсон омили таъсирини камайтириш учун). Шу билан бир вақтда назариётчилар табиатда мавжуд бўлиши мумкин бўлган минглаб ҳолатлар учун қора туйнук шарпаси қандай бўлиши мумкинлигини суперкомпьютерларда моделлаштириб, назарий тасвирларни ҳосил қилди. Кузатув маълумотларидан олинган сурат назарий тасвирлар билан солиштирилиб, улар бир-бирига яқин эканлиги тасдиқлангандан сўнггина тасвир оммага тақдим этилди.

Фото: EHT

Суратда M87 галактикаси марказидаги ўта массив қора ўра шарпаси тасвирланган. Бу галактика биздан шу қадар узоқки, ҳатто ёруғлик ундан бизгача 50 миллион йил давомида етиб келади. Бироқ у жуда катта, биз билган галактикалар орасида энг каттаси. Унинг марказидаги қора ўра ҳодисалар уфқининг ўлчами юз миллиард километрга тенг, унинг массаси эса Қуёшникидан 6,5 миллиард баробар катта. Ёруғ ҳалқанинг бир қисми қалинроқ ва ёрқинроқ эканлиги қора ўра айланаётганидан далолат беради, бироқ айланиш тезлигини аниқ ҳисоблаш учун тасвир сифати ҳозирча етарли эмас.

Бу кичкинагина сурат — умумий нисбийлик назариясининг яна бир тасдиғи ва одамзотнинг олам тўғрисидаги тасаввурлари тўғри эканининг энг кучли далолатларидан бири. Бироқ кашфиётнинг илм-фандан ташқарида ҳам катта аҳамияти бор. Тадқиқот, инновация ва фан бўйича Европа комиссари Карлуш Моэдашдан иқтибос: «Бугун фан сиёсатга дарс беряпти. Юз йил аввал яшаган бир одам калласидаги ғоя башорат қилган тасвирни олиш учун оламнинг турли мамлакатларидаги минглаб одамлар бирга, уйғун ишлаши керак, ва фан сиёсатга бунинг иложи борлигини кўрсатяпти».

Энг қувонарлиси — бу кашфиётда Ўзбекистоннинг ҳам ўз ҳиссаси бор. ЎзРФА Астрономия институтининг профессор Бобомурат Аҳмедов бошчилигидаги назарий астрофизика бўлими ҳодимлари EHT лойиҳасининг назарий қисмида иштирок этиб, қора туйнуклар шарпаларига тегишли ҳисоб-китобларни бажарган, бўлим ходимларидан бири Аҳмаджон Абдужабборов эса шарпаларни тавсифлаш учун янги математик формализм яратган.