Astronomija

Ako crna rupa ne emitira svjetlost, kako neko može fotografirati samu crnu rupu?

Ako crna rupa ne emitira svjetlost, kako neko može fotografirati samu crnu rupu?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Postoji neka rasprava o tome koja je slika koju je sačinio teleskop Event Horizons stvarno samo disk za priraštaj. Da biste "slikali" nešto, potrebna vam je svjetlost koja se odbija od površine predmeta u okviru. "Svjetlo" na slici zapravo su samo plinovi preslikani u boji unutar akrecijskog diska. Budući da crne rupe ne dopuštaju izlazak svjetlosti, je li ovo zapravo slika crne rupe?

Analogija koju sam čuo je da bi to bilo poput fotografiranja predmeta u potpuno mračnoj sobi, pokazivanja nekome snimljene fotografije i govorenja: "Hej, pogledaj ovu sliku koju sam snimio s tim predmetom." Druga osoba bi mogla pitati, "Gdje je objekt na ovoj potpuno crnoj fotografiji?" na što bi druga osoba mogla odgovoriti: "To je negdje na slici."

Je li slika predmeta zaista snimljena ako je ne možete ni vidjeti? Ako fotografirate nebo, jeste li "snimili sliku molekula zraka?"


Slika je središnjeg područja M87, snimljena na talasnoj dužini gdje je plin "optički tanak".

Prsten jarke svjetlosti je prilično tačno tamo gdje se očekuje da je sinkrotronsko zračenje koje emitira vrući plin gravitacijski lećirano crnom rupom iste mase koja je prethodno izvedena iz kretanja zvijezda u blizini centra M87.

To je "slika crne rupe", mada sve što vidite je način na koji iskriva svjetlost oko sebe.

Vaše analogije su loše. To nije poput fotografiranja nekoga u mračnoj sobi. Prostorija je ovdje osvijetljena i efekti crne rupe na to svjetlo očito su se vidjeli sasvim jasno. To je, inače, jedina metoda kojom možete nekoga vidjeti u osvijetljenoj sobi, osim ako nemate oči koje detektiraju infracrvenu svjetlost koju emitiraju. Naravno, ta opcija nije dostupna za crnu rupu, jer uopće ne emitiraju svjetlost.

Znatiželjna je i vaša druga analogija. Letimičan pogled u nebo otkriva da je ono puno molekula zraka. Zbog toga je plava. Mada vašem pogledu nedostaje kutna rezolucija da biste vidjeli pojedinačne molekule zraka, pa ih ne biste mogli vidjeti.

Ovdje je rezolucija "teleskopa" dovoljno dobra da otkrije bitnu strukturu i veličinu fotonskog prstena.

Konačno, zašto to nije slika akrecijskog diska? Kao što sam rekao, očekuje se da je disk optički tanak i zapravo mnogo veći od područja slike. Emisija s diska ne bi trebala pokazivati ​​ništa osim maglice sa maglovitom centralnom koncentracijom. S obzirom na prostornu rezoluciju slike, ono što je zapravo viđeno je oštar, svetao prsten.

Akretni disk oko crne rupe treba završiti na ili malo izvan najunutarnje stabilne kružne orbite. To je 3 puta veći od Schwarzschildovog radijusa, ali gravitaciono sočivo bi to uspjelo pojaviti se da ima unutrašnji radijus 3,7 puta veći od Schwarzschildovog radijusa. Svijetli prsten ima radijus od 2,6 Schwarzschild radijusa; ispravno za objašnjenje lećne fotonske sfere, netačno za unutrašnji zid akrecijskog diska (osim ako crna rupa ne iznosi 70% mase prethodno utvrđene prema kretanju zvijezda).

Orijentacija bi mogla biti približno u redu za objašnjenje diska za akreciju. Ako je os rotacije poravnata sa mlazom M87, disk bi trebao biti oko 17 stepeni od lica naprijed. Međutim, da bi se vidjeli unutrašnji dijelovi koji imaju takav kružni oblik i dobro definiranu strukturu, potreban bi bio geometrijski tanak i optički debeo disk, suprotno onome što se izvodi iz fizičkih uslova u plazmi.

Da biste vidjeli više konteksta, evo šireg pogleda na M87 koji je snimila Chandra i iz posta Chandra tima na blogu:

Chandra je korištena za promatranje M87 i drugih ciljeva tokom EHT kampanje. Iako Chandra ne može vidjeti samu sjenku, njeno vidno polje je mnogo veće od EHT-a, tako da Chandra može vidjeti punu dužinu mlaza visokoenergetskih čestica pokrenutih intenzivnim gravitacijskim i magnetskim poljima oko crne rupe. Ovaj mlaz se proteže više od 1.000 svjetlosnih godina od središta galaksije.


Uzmite u obzir izuzetno prozirnu leću. Ako fotografirate sočivo, ono što kamera zaista snima tamo gdje pokriva objektiv je iskrivljena slika onoga što se nalazi iza sočiva. Da li biste rekli da je to i dalje fotografija objektiva? Rekao bih da.

Ako fotografirate objekt premazan Vantablackom, količina svjetlosti koja ulazi u kameru od tog objekta je zanemariva. Sa zaokruživanjem, svi pikseli koji pokrivaju objekt mogu zapravo biti nula. Je li to još uvijek slika tog predmeta? Rekao bih da.

Koliko sam shvatio, ta crna mrlja u sredini veća je od horizonta događaja, ali to ne znači da crna rupa nije kako izgleda. Vidjeti bilo šta zapravo je vidjeti kako je ta stvar utjecala na ono svjetlo koje vam dolazi iz svog smjera. Većina stvari odražava svjetlost, ali difuzni odraz je potpuno drugačiji od zrcalnog odraza. Neke stvari propuštaju svjetlost, ali je prelamaju na način na koji to znate. Neke ga stvari upiju kako ne biste vidjeli svjetlost iz tog smjera. Sve dok može stvoriti kontrast od svjetlosti oko sebe, kažemo da vidimo tu stvar.


Ako svjetlost nema masu, zašto na nju utječu crne rupe?

Za nas koji smo napravili malo domaćih zadataka o svemiru i imamo osnovno razumijevanje svojstava svjetlosti i gravitacije, možda ćemo se osjećati kao da imamo puno odgovora. Ove dvije stvari imaju ogroman utjecaj na poznati univerzum, kao i na našu koncepciju o njemu.

Međutim, interakcija ova dva temeljna aspekta prostora postaje pomalo zbunjujuća.

Čuli smo izreke da ništa ne može pobjeći od gravitacijskog povlačenja crne rupe, a često o crnim rupama razmišljamo kao o kozmičkim usisavačima koji mogu usisati cijele galaksije i bilo što drugo što ima masu. Također razmišljamo o svjetlosti kao o sastavu bezmasnih fotona i kao najbržoj stvari u svemiru koja se kreće brzinom od oko 300 000 km / sekundi.

Dakle, ako svjetlost nema masu, kakav utjecaj na nju imaju crne rupe?


Istraživači promatraju stacionarno Hawkingovo zračenje u analognoj crnoj rupi

Zasluga: CC0 Public Domain

Crne rupe su područja u svemiru u kojima je gravitacija vrlo jaka - toliko jaka da ništa što uđe u njih ne može pobjeći, uključujući svjetlost. Teorijska predviđanja sugeriraju da postoji radijus koji okružuje crne rupe poznat kao horizont događaja. Jednom kada nešto pređe horizont događaja, više ne može pobjeći iz crne rupe, jer gravitacija postaje sve jača kako se približava svom centru.

Teoretski fizičar Stephen Hawking predvidio je da iako iz njih ništa ne može pobjeći, crne rupe spontano emitiraju ograničenu količinu svjetlosti, koja je poznata kao Hawkingovo zračenje. Prema njegovim predviđanjima, ovo zračenje je spontano (tj. Nastaje ni iz čega) i stacionarno (tj. Intenzitet mu se s vremenom ne mijenja puno).

Istraživači sa Technion-Izraelskog instituta za tehnologiju nedavno su proveli studiju čiji je cilj testiranje Hawkingovih teorijskih predviđanja. Preciznije, ispitali su da li ekvivalent Hawkingovog zračenja u "umjetnoj crnoj rupi" stvorenoj u laboratorijskim uvjetima nije mirovao.

"Ako uđete u horizont događaja, nema načina da izađete, čak ni zbog svjetlosti", rekao je Jeff Steinhauer, jedan od istraživača koji je provodio studiju, za Phys.org. "Hawkingovo zračenje započinje odmah izvan horizonta događaja, gdje svjetlost jedva može pobjeći. To je stvarno čudno, jer tamo nema ničega, to je prazan prostor. Ipak, ovo zračenje započinje ni iz čega, izlazi i ide prema Zemlji."

Veštačka crna rupa koju su stvorili Steinhauer i njegove kolege bila je dugačka približno 0,1 milimetara i bila je napravljena od plina koji se sastojao od 8000 atoma rubidijuma, što je relativno mali broj atoma. Svaki put kad su je istraživači slikali, crna rupa je bila uništena. Da bi posmatrali njen razvoj tokom vremena, morali su na taj način stvoriti crnu rupu, slikati je, a zatim stvoriti novu. Ovaj proces se ponavljao mnogo puta, mjesecima.

Analogna crna rupa koju su stvorili istraživači. Zasluge: Kolobov i dr.

Hokingovo zračenje koje emituje ova analogna crna rupa napravljeno je od zvučnih talasa, a ne od svjetlosnih valova. Atomi rubidija teku brže od brzine zvuka, pa zvučni talasi ne mogu doći do horizonta događaja i pobjeći iz crne rupe. Međutim, izvan horizonta događaja gas teče polako, tako da se zvučni valovi mogu slobodno kretati.

"Rubidij teče brzo, brže od brzine zvuka, a to znači da zvuk ne može ići protiv protoka", objasnio je Steinhauer. "Recimo da ste pokušavali plivati ​​protiv struje. Ako ova struja ide brže nego što možete plivati, onda se ne možete kretati naprijed, odgurnuti ste jer se tok kreće prebrzo i u suprotnom smjeru, pa zapeli ste. Tako bi izgledalo zaglaviti se u crnoj rupi i pokušati doći iz horizonta događaja iznutra. "

Prema Hawkingovim predviđanjima, zračenje koje emitiraju crne rupe je spontano. U jednoj od svojih prethodnih studija, Steinhauer i njegove kolege uspjeli su potvrditi ovo predviđanje u svojoj umjetnoj crnoj rupi. U svojoj novoj studiji postavili su istražiti je li zračenje koje emitira njihova crna rupa također stacionarno (tj. Ako vremenom ostane konstantno).

"Crna rupa bi trebala zračiti poput crnog tijela, koje je u osnovi topli objekt koji emitira konstantno infracrveno zračenje (tj. Zračenje crnog tijela)", rekao je Steinhauer. "Hawking je sugerirao da su crne rupe poput redovnih zvijezda koje neprestano zrače određenu vrstu zračenja. To smo htjeli potvrditi u našoj studiji, a to smo i učinili."

Hawkingovo zračenje sastoji se od parova fotona (tj. Svjetlosnih čestica): jedan izlazi iz crne rupe, a drugi pada u nju. Pokušavajući identificirati Hawkingovo zračenje koje emituje analogna crna rupa koju su stvorili, Steinhauer i njegove kolege tražili su tako slične parove zvučnih valova, jedan koji izlazi iz crne rupe, a jedan koji se kreće u nju. Jednom kada su identificirali ove parove zvučnih valova, istraživači su pokušali utvrditi postoje li takozvane korelacije između njih.

"Morali smo prikupiti puno podataka da bismo vidjeli ove korelacije", rekao je Steinhauer. "Tako smo uzeli 97.000 ponavljanja eksperimenta, ukupno 124 dana neprekidnog mjerenja."

Sve u svemu, čini se da nalazi potvrđuju da zračenje koje emitiraju crne rupe miruje, kako je predvidio Hawking. Iako se ovi nalazi prvenstveno odnose na analognu crnu rupu koju su stvorili, teorijske studije mogle bi pomoći da se potvrdi mogu li se primijeniti i na stvarne crne rupe.

"Naša studija također postavlja važna pitanja, jer smo promatrali čitav životni vijek analogne crne rupe, što znači da smo vidjeli i kako je započelo Hawkingovo zračenje", rekao je Steinhauer. "U budućim studijama mogli bismo pokušati uporediti naše rezultate s predviđanjima šta će se dogoditi u pravoj crnoj rupi, kako bismo vidjeli hoće li 'stvarno' Hawkingovo zračenje početi ni iz čega, a zatim se nakuplja, kako smo primijetili."

U jednom trenutku tokom eksperimenata istraživača, zračenje koje je okruživalo njihovu analognu crnu rupu postalo je vrlo jako, jer je crna rupa formirala ono što je poznato kao 'unutrašnji horizont. "Pored horizonta događaja, Einsteinova teorija opće relativnosti predviđa postojanje unutarnjeg horizonta, radijus unutar crnih rupa koji ocrtava daljnje područje bliže njegovom središtu.

U području unutar unutrašnjeg horizonta gravitaciono privlačenje je daleko niže, tako da se predmeti mogu slobodno kretati i više se ne povlače prema centru crne rupe. Ipak, još uvijek nisu u mogućnosti napustiti crnu rupu, jer ne mogu proći kroz unutarnji horizont u suprotnom smjeru (tj. Krećući se prema horizontu događaja).

"U osnovi, horizont događaja je vanjska sfera crne rupe, a unutar nje postoji mala sfera koja se naziva unutarnji horizont", rekao je Steinhauer. "Ako padnete kroz unutarnji horizont, onda ste i dalje zaglavljeni u crnoj rupi, ali barem ne osjećate čudnu fiziku boravka u crnoj rupi. Bili biste u 'normalnijem' okruženju, kako bi privlačnost gravitacije bila manja, tako to više ne biste osjećali. "

Neki fizičari predviđaju da kada analogna crna rupa formira unutarnji horizont, zračenje koje zrači postaje jače. Zanimljivo je da se upravo to dogodilo u analognoj crnoj rupi koju su stvorili istraživači iz Techniona. Ova studija bi tako mogla nadahnuti druge fizičare da istraže učinak stvaranja unutarnjeg horizonta na intenzitet Hawkingova zračenja crne rupe.


Pogledajte: Zemlja prvi put gleda crnu rupu

Prilično čudno strašno postignuće, ali i malo gorko slatko što je Stephen Hawking živio dovoljno dugo da vidi prvu sliku horizonta događaja.

Nisam znao šta da očekujem kad su objavljene najave da dolazi prava slika crne rupe. nije razočaran.

Uredio Jim7728, 10. travnja 2019. - 09:55.

# 2 Astroman007

Čini se kao stvarna slika.

Svakako veliko postignuće!

# 3 OldManSky

5 petabajta podataka za stvaranje slike.

Moji podaci od 20 GB za jedan ODS čine se tako sitnima!

# 4 DavidWasch

Iako je fascinantno biti među prvima koji su vidjeli crnu rupu, najviše sam impresioniran postignutom rezolucijom. Ovo je objekt od 10 ^ 11 km, udaljen 5,2 ^ 20 km. To je ugaona veličina oko 0,074 lučnih sekundi (mislim-- potvrdite matematiku), a slika je stotine puta oštrija od toga. Teoretska rezolucija Hubble-a je .05 lučnih sekundi, pa sada možemo imati način da objekte koji bi bili samo jedan piksel od Hubble-a riješimo u bogate slike!

Uredio DavidWasch, 10. travnja 2019. - 10:06.

# 5 Protuteža

# 6 llanitedave

Da ne spominjem da je ovo radio slika, a ne optička. Inače, bilo bi prilično teško filtrirati sve interventne zvijezde!

Možda jednom kada dobijemo taj optički interferometar veličine Zemlje u solarnoj orbiti.

# 7 figurativno

Upravo sam ovo vidio prije nekoliko minuta, ne baš ogromnu ljestvicu kakvu zamišljate, ali sve u svemu respektabilna veličina za optičku interferometriju:

# 8 Protuteža

Ne mogu si pomoći u razmišljanju o još jednom slučaju za Lunarnu tamnu bočnu opservatoriju. Njihov sintetički otvor povećao bi se za udaljenost od Zemlje i Mjeseca, nesiguran koliko bi to rezolucije dodalo, ali ne bi naštetio.

# 9 DaveC2042

Očigledno uskoro dolazi slika Strijelca A (tj. Ona u središtu naše galaksije). Mnogo bliže, pa možda i jasnija slika.

# 10 StarWars

Zemljani prvi put vide crnu rupu.

Crna rupa, za koju su naučnici rekli da je 6,5 milijardi puta masivnija od sunca i vrti se u smjeru kazaljke na satu, otkrivena je više od 50 miliona svjetlosnih godina od Zemlje u središtu galaksije nazvane Messier 87 (M87).

Ono što vidimo je veće od veličine čitavog našeg Sunčevog sistema.

Uredio StarWars, 10. aprila 2019. - 16:35.

# 11 KiwiObserver

To je ugaona veličina oko 0,074 lučnih sekundi

Linija razmjera na slici na papiru, koja približno pokriva promjer prstena koji možemo vidjeti na slici, iznosi samo 0,00005 lučnih sekundi!

Uredio KiwiObserver, 10. travnja 2019. - 17:24.

# 12 Keith Rivich

Pitam se imaju li dovoljno rezolucije da zapravo vide efekte dilatacije vremena kada uspoređuju unutrašnji dio "torusa" sa vanjskim dijelom.

# 13 DaveC2042

Zemljani prvi put vide crnu rupu.

https://www.yahoo.co. -151826129.html

Crna rupa, za koju su naučnici rekli da je 6,5 milijardi puta masivnija od sunca i vrti se u smjeru kazaljke na satu, otkrivena je više od 50 miliona svjetlosnih godina od Zemlje u središtu galaksije nazvane Messier 87 (M87).

Ono što vidimo je veće od veličine čitavog našeg Sunčevog sistema.

# 14 CygnuS

Ispravite me ako grešim. (Puno griješim). Ovo zapravo nije slika crne rupe, jer ne možemo slikati nešto što ne emitira svjetlost. ne samo vidljiva svjetlost već svjetlost bilo koje talasne dužine. Ne samo da ga ne fotografiramo, već ga i dalje ne "vidimo", jer ne možemo vidjeti nešto što ne emitira fotone. Vidimo li još uvijek samo efekt crne rupe, a ne crnu rupu?

# 15 KiwiObserver

Da, koliko razumijem, ono što vidite je utjecaj crne rupe na okolno svjetlo koje emitira akrecijski disk. Tamno područje u sredini je mjesto gdje su svi fotoni na putanjama koje prolaze kroz horizont događaja.

dobro objašnjenje onoga što zapravo gledamo dato je ovdje: https://www.youtube. h? v = zUyH3XhpLTo (objavljeno prije objavljivanja slike. pretpostavio je da gledamo SgrA *, ali to ništa ne mijenja)

Uredio KiwiObserver, 10. travnja 2019. - 18:56.

# 16 Procyon

Na ovoj sjajnoj slici ovde https://www.nasa.gov. xray_layout.jpg izgleda kao ptičica koja čeka da se najede. Ili neka vrsta Feniksa https: // uzgoj-. s_Phoenix_Sabre.

Je li ta ravna linija bljesak plazme nakon što pojedete nekoliko zvijezda istovremeno?

Sjećam se da bi prije nekoliko godina postojala tačka kada bi se mnoge zvijezde istodobno povlačile prema unutra.
Radoznao sam da vidim kako će se sve te masivne formacije okretati i formirati u narednim godinama ili decenijama.

Uredio Procyon, 10. travnja 2019. - 20:13.

# 17 mich_al

Ili u zapisu „naučnog kanala“: udaljeno 5200 miliona miliona miliona km. Izluđuje me!

Uredio mich_al, 10. travnja 2019. - 21:27.

# 18 DavidWasch

Ispravite me ako grešim. (Puno griješim). Ovo zapravo nije slika crne rupe, jer ne možemo slikati nešto što ne emitira svjetlost. ne samo vidljivo svjetlo već svjetlost bilo koje talasne dužine. Ne samo da ga ne fotografiramo, već ga i dalje ne "vidimo", jer ne možemo vidjeti nešto što ne emitira fotone. Vidimo li još uvijek samo efekt crne rupe, a ne crnu rupu?

Pa, mi stvarno stvarno 'vidimo' efekt stvari. Čak i kad vidim svoju suprugu, vidim efekt fotona koji se odbijaju od njene površine od nekog drugog izvora svjetlosti. Ni ona ne emitira ništa. Na fotografiji crne rupe, fotoni koji su emitovani direktno su uzrokovani prisustvom crne rupe - što se kvalificira kao viđenje same stvari u mojoj knjizi.

# 19 CygnuS

Pa, mi stvarno stvarno 'vidimo' efekt stvari. Čak i kad vidim svoju suprugu, vidim efekt fotona koji se odbijaju od njene površine od nekog drugog izvora svjetlosti. Ni ona ne emitira ništa. Na fotografiji crne rupe, fotoni koji su emitovani direktno su uzrokovani prisustvom crne rupe - što se kvalifikuje kao viđenje same stvari u mojoj knjizi.

Sjajno. Hvala što ste ga podijelili. Vaša supruga, međutim, emitira više od reflektirane svjetlosti. Budući da je iznad apsolutne nule, ona emitira neke druge vrste elektromagnetskog zračenja, dok crna rupa ne emitira nikakve. I moja supruga je iznad apsolutne nule, zbog čega je nazivam slatkicom. I dalje mislim da su crne rupe poput vjetra. Možemo slikati samo efekte, a ne i sam vjetar. Što bi značilo da ne "vidimo" "sliku" crne rupe jer bi to bilo nemoguće.

Uredio CygnuS, 10. travnja 2019. - 19:43.

# 20 dan777

Katie Bouman, studentica MIT-a iz elektrotehnike i računarstva, vodila je razvoj novog algoritma koji će astronomima pomoći da naprave prvu sliku crne rupe.

# 21 disleksičar nam

Sjajno. Hvala što ste ga podijelili. Vaša supruga, međutim, emitira više od reflektirane svjetlosti. Budući da je iznad apsolutne nule, ona emitira neke druge vrste elektromagnetskog zračenja, dok crna rupa ne emitira nikakve. I moja supruga je iznad apsolutne nule, zbog čega je nazivam slatkicom. I dalje mislim da su crne rupe poput vjetra. Možemo slikati samo efekte, a ne i sam vjetar. Što bi značilo da ne "vidimo" "sliku" crne rupe jer bi to bilo nemoguće.

Ali poistovjećujete li crnu rupu sa singularnošću koja je pokreće?

Na ovo dolazim iz laičke perspektive, ali za mene je "crna rupa" ono što je zamišljeno - to je horizont događaja iza kojeg ne izlazi svjetlost i razlikuje se od singularnosti u njemu. Istina je da, uglavnom po definiciji, nikada ne možemo prikazati singularnost unutar horizonta događaja. Ali kako ja to razumijem, itekako možemo zamisliti crnu rupu, koja jednostavno opisuje stvar koja je rezultat efekta singularnosti.


Heino Falcke, profesor radioastronomije i fizike astročestica sa Univerziteta Radboud u Nijmegenu i predsjedavajući naučnog vijeća EHT, kaže da slika prikazuje siluetu rupe naspram okolnog sjaja horizonta događaja, a sva se stvar uvlači u rupa. U središtu crne rupe nalazi se gravitaciona singularnost, gdje se sva materija usitnjava u beskrajno mali prostor.

Crna rupa je udaljena 55m svjetlosnih godina od nas. Širina je oko 100 milijardi km, veća je od čitavog Sunčevog sistema i 6,5 milijardi puta veća od mase našeg sunca.


Zašto slika crne rupe ne liči na onu iz Međuzvjezdani?

Ali danas su naučnici iza teleskopa Horizon Horizon otkrili sliku crne rupe mase 6,5 milijardi solarne mase u središtu (relativno) obližnje galaksije M87. A brz pogled pokazat će vam da ne izgleda nimalo kao Gargantua, crna rupa u filmu Međuzvjezdani. Stoga smo zamolili fizičare koji stoje iza obje slike da nam objasne razlike.

Prvo, ako ste se potpuno izgubili, crne rupe su objekti kojima teorija opće relativnosti predviđa da imaju tako nevjerovatno gravitacijsko polje da svjetlost ne može pobjeći kad uđe u regiju koja se naziva horizont događaja. Danas su naučnici iza teleskopa Event Horizon otkrili sliku ovog fenomena - ne fotografiju, već rekonstruisanu sliku sjene koju crna rupa baca na svjetlost iza sebe, stvorenu na osnovu podataka snimljenih od osam teleskopa širom svijeta.

Danas otkrivena crna rupa izgledala je manje-više upravo onako kako su očekivali naučnici Event Horizon Teleskopa, vođeni Einsteinovom teorijom relativnosti. Kao, u impresivnom stepenu. Vidi:

Ali mi, javnost koja jede pop kulturu, mogli smo očekivati ​​nešto što je izgledalo malo više ovako:

Nisu toliko različiti koliko biste mogli očekivati. „Slika u Međuzvjezdani je gotovo tačno ", objasnio je Gizmodo Kazunori Akiyama, postdoktorski istraživač na MIT Haystack Observatoryu koji je vodio tim koji je stvorio sliku EHT-a.

Možda najvažnije, Međuzvjezdani crna rupa oko svog središta ima tanku prugu materije, koja crnoj rupi M87 & # x27 izgleda nedostaje. To je jednostavna razlika za objasniti - početni dokazi pokazuju da promatramo crnu rupu M87 & # x27s bliže jednom od polova, a ne od glave. Disk materije oko M87 bio bi zaklonjen kutom promatranja, objasnio je Akiyama. Uzmite Saturnove prstenove - oni ne prelaze planetu kad ih gledate odozgo ili odozdo.

Ali ne gledamo crnu rupu potpuno glava, a to je porijeklo druge glavne razlike. Čini se da crna rupa M87 ima daleko svjetliji oblik polumjeseca u donjem lijevom dijelu. Ono što zapravo gledate je činjenica da se crna rupa M87 & # x27s vjerojatno vrti. Materijal koji kruži oko crne rupe također bi se vrtio, a sam prostor vrijeme bi se iskrivio oko crne rupe. To znači da bi materijal koji se kreće prema nama izgledao svjetliji, dok bi se materijal koji se udaljava od nas izgledao tamnije - što možete vidjeti na slici M87.

"Christopher Nolan izostavio je to posvjetljivanje jer ljudsko oko vjerojatno ne bi moglo prepoznati razlike u osvjetljenju s obje strane rupe kada je ukupna svjetlina tako ekstremna", Kip Thorne, fizičar Cal Tech-a i savjetnik u filmu Međuzvjezdani, rekao je Gizmodo. Nolan je uzeo određenu umjetničku dozvolu s pojavom crne rupe filma, kao što smo ranije objasnili, uključujući stvari poput odsjaja sočiva.

Ali postoje i druge razlike, objasnio je Thorne. Crna rupa koju je zamislio Thorne imala je mnogo tanji, neprozirni disk od materijala. Čini se da crna rupa koju je primijetio tim Event Horizon Telescopea ima puno deblji disk, ali onaj koji je nešto prozirniji za svjetlost. To su relativno manje bitne stavke.

Teleskop Horizon Event i dalje će snimati slike, i crne rupe M87 & # x27s i crne rupe u središtu naše vlastite galaksije, Mliječnog puta. Te će slike stvoriti još jasnije slike - i zasigurno će pomoći naučnoj fantastici da stvori preciznije vizije crnih rupa nego ikad prije.


Ponovno pregledavanje podataka

Na osnovu tih rezultata, Wielgus se želio vratiti i pogledati starije podatke teleskopa EHT kako bi vidio može li ih reinterpretirati, koristeći sliku iz 2017. kao vodič. EHT je promatrao M87 * od 2009. godine, u početku koristeći teleskope na samo tri lokacije. Kako je tim dodao više opservatorija u mrežu EHT, kvalitet opažanja se poboljšao. 2017. godine u suradnji je sudjelovalo osam opservatorija koje su se protezale širom svijeta od Havaja i Čilea do Europe, dostigavši ​​prvi put nivo na kojem bi EHT mogao stvoriti stvarnu sliku.

Stariji podaci sastojali su se od četiri serije prikupljene 2009., 2011., 2012. i 2013. godine, od kojih su dvije ostale neobjavljene. "Do određene mjere, bili su zaboravljeni, jer su svi bili jako uzbuđeni zbog podataka za 2017. godinu", kaže Wielgus. S grupom drugih istraživača EHT-a ponovo je analizirao podatke i utvrdio da su oni u skladu s rezultatima kampanje za 2017. godinu, uključujući prisustvo tamnog diska i svijetlog prstena. I premda, sami po sebi, skupovi podataka 2009–2013 nisu imali dovoljnu rezoluciju za stvaranje slika, tim je uspio generirati sintetičke slike za svaku od godina kombinirajući ograničene podatke s matematičkim modelom crne rupe izgrađene iz podaci za 2017. godinu.

A pokazalo se da rezultati sadrže više informacija nego što je Wielgus očekivao. Kao i slika iz 2017., otkrili su da je jedna strana prstena svjetlija od druge - ali svijetla točka se pomicala. To bi moglo biti zbog toga što su različita područja akrecijskog diska postala svjetlija ili tamnija, što bi moglo pojačati ili ponekad čak i poništiti doplerovo osvjetljenje.

Prva slika crne rupe: Vodič od tri minute


Budućnost fotografije crnih rupa: šta je sledeće za teleskop Horizon

Istraživači koji su uhvatili prve slike crne rupe ne planiraju se odmarati na lovorikama.

Jučer (10. aprila), Teleskop Horizon događaja (EHT) kolaboracija objavila je da je fotografirala konture supermasivne crne rupe u srcu M87, ogromne eliptične galaksije koja se nalazi 55 miliona svjetlosnih godina od Zemlje.

Te konture ocrtavaju horizont događaja crne rupe, poznatu tačku povratka iza koje ništa, čak ni svjetlost, ne može pobjeći.

Epsko postignuće dalje podupire Einsteinovu teoriju opće relativnosti, koja gravitaciju opisuje kao posljedicu iskrivljenja prostora-vremena. A novootkrivene slike trebale bi pomoći naučnicima da bolje razumiju kako crne rupe krckaju i kako najveće & crtice poput čudovišta M87, koje skriva masu od 6,5 milijardi sunca i crtica, oblikuju evoluciju njihovih galaksija domaćina, rekli su naučnici.

Ali to ne znači da je projekt završen i mdash daleko od toga. Na primjer, trebalo bi biti moguće izoštriti postojeće slike pomoću algoritama, rekao je direktor jučerašnje konferencije za novinare direktor EHT-a Sheperd Doeleman sa Sveučilišta Harvard i Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku.

A uskoro bismo mogli pogledati i drugu crnu rupu.

Novi rezultat proizašao je iz jednodnevne kampanje posmatranja koja je provedena u aprilu 2017. godine i pokrenula trku tokom koje su istraživači takođe proučavali supermasivnu crnu rupu u srcu naše galaksije Mliječni put. Ovaj objekt, poznat kao Strijelac A *, ima 4,3 miliona sunčevih masa i nalazi se na oko 26.000 svjetlosnih godina od Zemlje.

Strijelac A * je varijabilniji u kratkim vremenskim okvirima od M87 crna rupa i stoga je teže zamisliti, rekao je Doeleman. Ali tim je optimističan da će iz podataka moći izvući i sliku horizonta događaja Strijelca A *.

"Ne obećavamo ništa, ali nadamo se da ćemo to vrlo brzo dobiti", rekao je Doeleman.

A tim ima više od samo podataka za 2017. godinu. Projekt EHT takođe je prošle sedmice promatrao dvije supermasivne crne rupe, sa još većom rezolucijom.

EHT integrira više radio teleskopa širom svijeta, čineći virtualni instrument veličine Zemlje. (Morate biti toliko veliki da biste riješili dvije supermasivne crne rupe, koje su nevjerovatno guste, ali prilično male, zapreminski, u kosmičkim razmjerima.) Tijekom serije 2017., osam jela na šest različitih lokacija činilo je EHT megaskop. Tim je dodao jedno jelo, na Grenlandu, za kampanju za 2018. godinu, "što je dramatično povećalo našu pokrivenost prema sjeveru na M87", rekao je Doeleman.

Tim će uskoro ugraditi još jedno jelo i pomiješati jedno s vrhom Kitt Peak, u južnoj Arizoni, dodao je.

"Sve će to povećati vjernost slike", rekao je Doeleman. "Ispunit će to virtualno zrcalo koje pokušavamo izgraditi."

Do danas je EHT promatrao crne rupe u samo jednoj frekvenciji i mdash svjetlu talasne dužine od 1,3 milimetra. No, projekat uskoro planira razmotriti i frekvenciju od 0,87 mm, što bi trebalo dovesti do dodatnih poboljšanja.

"Zvuči kao mali skok, ali povećava vašu ugaonu rezoluciju & umanjite snagu razlučivanja & mdash za preko 30%," rekao je Doeleman. "Dakle, završavate izoštravanjem slike samo promatrajući na višim frekvencijama."

A to je samo bliska budućnost. Tokom dužeg razdoblja, suradnja bi htjela da virtualni opseg uključuje jelo izvan planete.

"Svjetska dominacija nije dovoljna za nas, već želimo i u svemir," rekao je Doeleman. "Kad bismo mogli svemirski radio-teleskop staviti u orbitu oko Zemlje, on bi pomeo još više tog virtualnog ogledala i to mnogo brže."

Odlazak u svemir omogućio bi EHT-u da uhvati još više slika koje padaju iz vilice.

"Mogli bismo snimati filmove umjesto slika", rekao je Doeleman u Razgovor o EHT-u prošlog mjeseca na festivalu South by Southwest (SXSW) u Austinu u Teksasu. "Želimo snimiti film u stvarnom vremenu kako bi stvari kružile oko crne rupe. To i rsquos ono što želimo raditi u narednoj deceniji."

(Zanimljivo je da najveća prepreka ovom velikom širenju može biti prijenos podataka. Svaka EHT antena prikuplja toliko podataka tijekom promatračkih ciklusa projekta da se tvrdi diskovi moraju fizički transportirati od mjesta teleskopa do centralnih procesnih uređaja, ima previše previše za elektroničko prenošenje na bilo koji razuman vremenski okvir. Dakle, nejasno je kako bi tim spuštao podatke iz svemira, rekao je naučnik EHT projekta Dimitrios Psaltis sa Univerziteta u Arizoni tokom događaja SXSW prošlog mjeseca.)

EHT isn't the only project shining significant light on black holes. For example, NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) spacecraft is hunting for, and helping to characterize, supermassive black holes around the universe.

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) has detected the space-time ripples generated by mergers involving relatively small black holes &mdash objects harboring just a few dozen times the mass of the sun.

And future projects &mdash such as the European Space Agency's Laser Interferometer Space Antenna mission, which is scheduled to launch in the mid-2030s &mdash will aim to spot gravitational waves generated by mergers of supermassive black holes.

"The subject of black holes is [ready] for prime time," said Avi Loeb, the chair of Harvard's astronomy department and founding director of the university's interdisciplinary Black Hole Initiative.


Wobbling ring

The black-hole image that the EHT collaboration unveiled last year made the front pages of newspapers around the world. It portrayed M87*, the supermassive black hole at the centre of the M87 galaxy, some 17 megaparsecs (55 million light years) away. The researchers constructed the picture by combining radio-frequency signals they had collected from observatories across Earth over two nights in April 2017. Their feat has been compared to resolving the shape of a doughnut on the surface of the Moon from Earth.

A series of images constructed from observational data and mathematical modelling show the evolution of the black hole at the center of the M87 galaxy from 2009 to 2017. Credit: M. Wielgus, D. Pesce & the EHT Collaboration

Although blurry, the image matched the predictions of Albert Einstein&rsquos general theory of relativity for what the immediate neighbourhood of a black hole should look like. In particular, it gave researchers the first direct evidence of the shadow of an event horizon, the surface of &lsquono return&rsquo that separates a black hole from its surroundings. This darker disk was set against a ring of light emitted by superheated matter just outside the event horizon.

Strikingly, one side of the ring appeared brighter. This was expected, owing to a combination of effects in the complex dynamics around a black hole. In particular, matter falling into the void should spiral at a high velocity outside the black hole&rsquos equator, forming what astrophysicists call the accretion disk. The lopsided look is in part to do with the Doppler effect: on the side of the disk that rotates towards the observer, the motion of the matter boosts the radiation, making it look brighter the opposite happens on receding side.


The 'ultimate paradox'

Natarajan is in awe of what this new announcement means.

"When you work in cosmology, there's this ultimate paradox," she says. "We are extremely significant because of all these systems of knowledge that we've created … and yet on the scale of the cosmos, we are really insignificant."

Both scientists are anxious to obtain more knowledge and perhaps eventually unify quantum theory (the study of the very small, i.e., subatomic particles) and Einstein's theory of general relativity (the study of the very big) — something that has eluded astrophysicists for years.

"You don't know what's under the rock until you turn it over," Broderick said. "This is a voyage of exploration."


Pogledajte video: Sta bi se desilo kada bi pali u Crnu Rupu? (Januar 2023).