gov-civil-vilareal.ptΚοιτάζοντας στον γκρεμό του άπειρου: Η πρώτη εικόνα του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας
>Για πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία, οι αστρονόμοι συνδύασαν τη δύναμη των τηλεσκοπίων από όλο τον πλανήτη μας για να δημιουργήσουν μια εικόνα που δείχνει τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας.
Ο συλλεγμένος πίνακας καλείται το τηλεσκόπιο Event Horizon , και κατά τη διάρκεια τεσσάρων διανυκτερεύσεων τον Απρίλιο του 2017, παρατήρησε η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά του M87 , ένας ελλειπτικός γαλαξίας στο σμήνος της Παρθένου, 55 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Αυτό που είδαν είναι, λοιπόν, συγκλονιστικό:
Η πρώτη εικόνα του ορίζοντα γεγονότων μιας υπερμεγέθης μαύρης τρύπας. Αυτό δείχνει τη σιλουέτα μιας μαύρης τρύπας με μάζα 6,5 δισεκατομμύρια φορές αυτή του Sunλιου, που βρίσκεται στον πυρήνα του γαλαξία Μ87 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Πίστωση: NSF
Θέλω να είμαι πολύ προσεκτικός εδώ, καθώς αυτή η εικόνα είναι λίγο πιο περίπλοκη από ένα δακτύλιο φωτός με τη μαύρη τρύπα στο κέντρο, και η φυσική πίσω από αυτήν είναι αρκετά έντονη.
αριθμός αγγέλου 99999
Για να είμαστε σαφείς, δεν βλέπετε την ίδια τη μαύρη τρύπα. Αυτή η κυκλική τρύπα στο κέντρο του δακτυλίου δεν είναι η μαύρη τρύπα, αλλά πραγματικά ένα αποτέλεσμα της βαρύτητάς της. Ονομάζεται σκιά της μαύρης τρύπας, αλλά το σκέφτομαι περισσότερο ως συσκευή απόκρυψης: Η βαρύτητα στρέφει το φως από το υλικό γύρω της, το στέλνει προς εμάς, αφήνοντας ένα κενό όπου βρίσκεται η ίδια η μαύρη τρύπα. Perhapsσως ο καλύτερος τρόπος να το περιγράψουμε είναι το σιλουέτα της βαρύτητας της μαύρης τρύπας.
Αυτό το βίντεο πρέπει να σας δώσει μια χειρονομία για το εφέ:
Αυτό που σας έχει μείνει είναι μια σφαιρική περιοχή στο διάστημα όπου μέσα του δεν μπορεί να βγει τίποτα. Η επιφάνεια αυτής της σφαίρας, αν το σκεφτείτε έτσι, ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων (γιατί κάθε γεγονός που συμβαίνει μέσα του είναι πέρα από τον ορίζοντά σας και δεν μπορεί να φανεί). Αλλά απλά εξω απο η βαρύτητα είναι έντονα ισχυρή αλλά όχι απίθανα. Ένα φωτόνιο, ένα σωματίδιο φωτός, που περνά κοντά σε αυτό το όριο, αλλά ακόμα έξω από αυτό θα έχει την πορεία του λυγισμένη σημαντικά, αλλά μπορώ διαφυγή.
Το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων εξαρτάται από τη μάζα της μαύρης τρύπας. Εάν κάνετε τα μαθηματικά - που υπολογίστηκαν για πρώτη φορά από τον Αϊνστάιν στις αρχές της δεκαετίας του 1900 - θα διαπιστώσετε ότι εάν συμπιέσετε τον Sunλιο σε μια μαύρη τρύπα, θα έχει διάμετρο 6 χιλιόμετρα. Λάβετε υπόψη σας, ο Sunλιος έχει 1,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα τώρα! Έτσι πρέπει να κάνετε αντικείμενα απίστευτα μικρά και πυκνά για να γίνουν μαύρες τρύπες.
Πιστεύουμε τώρα ότι κάθε μεγάλος γαλαξίας στο Σύμπαν έχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του, με εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Sunλιου. ο Γαλαξίας έχει ένα που είναι περισσότερο από 4 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Sunλιου, για παράδειγμα.
Το M87 είναι ένα ελλειπτικός γαλαξίας στην καρδιά του Σμήνους της Παρθένου, μια συλλογή από εκατοντάδες γαλαξίες που απλώνονται στον ουρανό ανάμεσα στους αστερισμούς του Λέοντα και της Παρθένου. Είναι ένας τεράστιος γαλαξίας, αρκετά φωτεινός για να φανεί χρησιμοποιώντας κιάλια, παρόλο που βρίσκεται 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Είναι επίσης ένα ενεργός γαλαξίας : Σε αντίθεση με την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον Γαλαξία μας, αυτή που βρίσκεται στο κέντρο του M87 καταστρέφει ενεργά την ύλη. Υλικό, ως επί το πλείστον αέριο και σκόνη, πέφτει μέσα του και καθώς σχηματίζει έναν επίπεδο δίσκο που ονομάζεται δίσκος προσαύξησης που ξεκινά ακριβώς έξω από τον ορίζοντα γεγονότων και εκτείνεται για πολλά δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Η ταχύτητα που περιστρέφεται εξαρτάται από την απόσταση του από τον ορίζοντα γεγονότων. τα πράγματα πολύ κοντά κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, ενώ τα πράγματα πιο μακριά είναι πιο αργά.
λόγω του επιπέδου βαθμού winn dixie
Τα βασικά συστατικά μιας ενεργής μαύρης τρύπας συμπεριλαμβανομένου του ορίζοντα γεγονότων, του δίσκου προσαύξησης και του πίδακα. Πίστωση: ΟΤΙ
Δεδομένου ότι το υλικό τρίβεται μεταξύ τους, δημιουργεί τριβή και αυτό με τη σειρά του παράγει θερμότητα. ΕΝΑ παρτίδα της θερμότητας. Σαν ένα παρτίδα πολύ. Φανταστείτε να τρίβετε τα χέρια σας μαζί με την ταχύτητα του φωτός! Το υλικό στο δίσκο θερμαίνεται σε εκατομμύρια βαθμούς και τα θερμά στοιχεία λάμπουν έντονα, εκπέμποντας τεράστιες ποσότητες φωτός.
Αυτό είναι το υλικό που βλέπετε στην εικόνα του τηλεσκοπίου Event Horizon*. Αυτό παρέχει μια λάμψη φόντου γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αλλά η βαρύτητα της μαύρης τρύπας την παραμορφώνει, κάμπτοντας την πορεία που παίρνει το φως. Φως από υλικό πίσω η μαύρη τρύπα λυγίζει περίπου να το δούμε στην πραγματικότητα! Όσο πιο κοντά στη μαύρη τρύπα, τόσο περισσότερο κάμπτεται, έως ότου, ακριβώς στο περίγραμμα του ορίζοντα γεγονότων, όπως φαίνεται από τη Γη, δεν μπορεί να δει περισσότερο φως. Γι 'αυτό το μέρος φαίνεται σκοτεινό.
Η διαδρομή του φωτός γύρω από μια μαύρη τρύπα παραμορφώνεται σοβαρά από τη βαρύτητα. Σε αυτό το διάγραμμα, η Γη είναι δεξιά και το φως από το υλικό πίσω από τη μαύρη τρύπα κάμπτεται προς το μέρος μας, αφήνοντας μια τρύπα όπου βρίσκεται η ίδια η μαύρη τρύπα. Πίστωση: Nicolle R. Fuller/NSF
Αλλά περίμενε! Υπάρχουν περισσότερα!
Υπάρχει ένα αποτέλεσμα που ονομάζεται σχετικιστική ακτινοβολία , που προκαλείται από την απίστευτα γρήγορη κίνηση του υλικού καθώς περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αν κρατάτε έναν λαμπτήρα μπροστά σας, το φως διαστέλλεται σε μια σφαίρα, προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά αν αυτός ο λαμπτήρας κινείται κοντά στην ταχύτητα του φωτός, το φως που βλέπουμε να εκπέμπεται από αυτόν φαίνεται να είναι ακτινοβολημένο, σαν φακός , στοχεύει στην κατεύθυνση που κινείται. Αυτό το παράξενο αποτέλεσμα σημαίνει ότι ένα αντικείμενο που κατευθύνεται προς το μέρος σας κοντά στην ταχύτητα του φωτός φαίνεται πιο φωτεινό, επειδή περισσότερο από το φως του είναι στραμμένο προς εσάς και κάτι που απομακρύνεται φαίνεται πιο σκοτεινό, επειδή το φως του εστιάζεται μακριά σας.
Τώρα κοιτάξτε ξανά την εικόνα του τηλεσκοπίου Event Horizon. Δείτε πώς τα πράγματα στο κάτω μέρος του δακτυλίου είναι πιο φωτεινά από αυτά στο επάνω μέρος; Αυτό οφείλεται στη σχετικιστική ακτινοβολία! Το υλικό στο κάτω μέρος κατευθύνεται προς εμάς και πιο φωτεινό από το υλικό στο επάνω μέρος, το οποίο απομακρύνεται από εμάς. Αυτό μας λέει ποια κατεύθυνση περιστρέφεται ο δίσκος προσαύξησης. Η ίδια η μαύρη τρύπα περιστρέφεται επίσης, με την ίδια έννοια με τον δίσκο, έτσι μας λέει επίσης ότι, από την άποψή μας, η μαύρη τρύπα περιστρέφεται δεξιόστροφα.
πώς να ορίσετε μια πρόθεση για εκδήλωση
Δεν θα σας πω ψέματα: Όταν κοίταξα για πρώτη φορά εκείνη την εικόνα και κατάλαβα τι έβλεπα, τα μαλλιά στο πίσω μέρος του λαιμού μου σηκώθηκαν.
Τα οκτώ τηλεσκόπια σε όλη τη Γη που περιλαμβάνουν το τηλεσκόπιο Event Horizon. Πίστωση: Πανεπιστήμιο της Αριζόνα / Dan Merrone
Η τεχνολογία που επέτρεψε στους αστρονόμους να δημιουργήσουν αυτήν την εικόνα είναι απίστευτη. Χρησιμοποίησαν οκτώ διαφορετικά τηλεσκόπια που βρίσκονται σε όλο τον κόσμο - Αριζόνα, Χιλή, Μεξικό, Ισπανία, Χαβάη και Ανταρκτική - για να παρατηρήσουν τη μαύρη τρύπα του M87. Αυτά τα τηλεσκόπια δεν βλέπουν οπτικό φως όπως τα μάτια μας, αλλά αντίθετα είναι ευαίσθητα στο φως στην περιοχή μήκους κύματος χιλιοστών, πιο κοντά στα ραδιοκύματα από το οπτικό φως . Αυτά τα κύματα χιλιοστών ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός (επειδή είναι φως) και φτάνουν στα τηλεσκόπια σε ελαφρώς διαφορετικούς χρόνους. Κάθε τηλεσκόπιο παρατηρεί προσεκτικά αυτά τα κύματα και αν συνδυάσετε αυτές τις πληροφορίες είναι σαν να έχετε ένα εικονικό τηλεσκόπιο στο μέγεθος του χώρου μεταξύ των δύο παρατηρητηρίων.
Αυτό ονομάζεται παρεμβολή . Όταν συνδυάζετε τα κύματα που φαίνονται σε δύο θέσεις, αλληλεπιδρούν εποικοδομητικά και καταστροφικά μεταξύ τους, δημιουργώντας περιθώρια. Είναι σαν να χαζεύεις σε μπανιέρα. οι κορυφές των κυμάτων μερικές φορές ενώνονται και εκτοξεύουν τη μπανιέρα, ενώ οι γούρνες συνδυάζονται για να ρίξουν τη στάθμη του νερού γύρω σας. Αυτοί οι συνδυασμοί κορυφών και γούρνων είναι τα περιθώρια. Σε μια διάταξη ιντερφερόμετρου τηλεσκοπίου, οι πληροφορίες σε όλα όσα μπορούν να αναστραφούν, λειτουργούν προς τα πίσω, για να δημιουργήσουν μια εικόνα της εικόνας που σας στέλνει τα κύματα. Είναι πολύ σύνθετο έργο και πιο εύκολο σε μεγαλύτερα μήκη κύματος, γι 'αυτό χρησιμοποιήθηκαν τηλεσκόπια κυμάτων χιλιοστών (το οπτικό φως έχει πολλά, πολύ μικρότερο μήκος κύματος, και έτσι η οπτική παρεμβολόμετρο είναι πολύ πιο δύσκολη).
Όταν συνδυάζονται όλα, το τηλεσκόπιο Event Horizon λειτουργεί σαν ένα μόνο πιάτο το μέγεθος του πλανήτη μας . Έτσι θα μπορούσε να δει οποιαδήποτε λεπτομέρεια στη μαύρη τρύπα M87. Παρόλο που είναι τεράστιο, 40 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα σε απόσταση, είναι 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, οπότε από τη Γη είναι μόνο περίπου τέσσερα δισεκατομμυριοστά ενός βαθμού σε μέγεθος!
Το φεγγάρι στον ουρανό έχει πλάτος μισό βαθμό, οπότε αυτή η εικόνα της μαύρης τρύπας είναι ισοδύναμη για να δει ένα μάρμαρο στη Σελήνη . Or πιο σωστά, ένα μαύρο μάρμαρο με ένα λαμπερό λαστιχάκι δεμένο γύρω του.
Αυτό είναι ένα εκπληκτικό επίτευγμα, πραγματικά μια νέα εποχή στην αστρονομία. Έχουμε δει τις επιπτώσεις των μαύρων τρυπών εδώ και δεκαετίες: Υλικό που περιστρέφεται γύρω τους και ζεσταίνεται άγρια. Δέσμες ύλης και ενέργειας που απομακρύνονται από αυτά καθώς το γελοία ισχυρό μαγνητικό πεδίο στο δίσκο προσαύξησης σκίζει το υλικό και το απομακρύνει με τεράστια ταχύτητα. ακόμη και τις επιδράσεις της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας του δικού μας γαλαξία στα αστέρια γύρω του, παρακολουθώντας σε πραγματικό χρόνο καθώς μαστιγώνονται γύρω του με μεγάλη ταχύτητα.
πώς ο grinch έκλεψε τη βαθμολογία των χριστουγεννιάτικων ταινιών
Έχουμε εμβαθύνει στη φυσική των μαύρων τρυπών χάρη στις εξισώσεις που κατασκεύασαν λαμπρά μυαλά εδώ και πολλές δεκαετίες, μαθαίνοντας πώς παραμορφώνουν τον χώρο και το χρόνο, τι συμβαίνει κοντά στον ορίζοντα των γεγονότων, τι συμβαίνει έξω από αυτό, και μερικές φορές ακόμη και το τι συμβαίνει μέσα.
Αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Και θα γίνει καλύτερα από εδώ. θα προστεθούν περισσότερα τηλεσκόπια για καλύτερη ανάλυση, διαφορετικά μήκη κύματος που βλέπουμε θα αποσπάσουν περισσότερες πληροφορίες από αυτό που βλέπουμε και, ακόμη πιο ψυχρές, περισσότερες μαύρες τρύπες - συμπεριλαμβανομένων των δικών μας στο κέντρο του Γαλαξία μας - θα τεθούν υπό έλεγχο με αυτόν τον τρόπο .
Οι μαύρες τρύπες είναι σκοτεινές, αλλά το μέλλον τους είναι πολύ λαμπρό.
* Σημείωση: Το τηλεσκόπιο Event Horizon εξέτασε επίσης τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας, αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να δημιουργηθεί μια εικόνα του λόγω του πόσο μεταβλητή είναι, αλλάζοντας τη φωτεινότητά του σε κλίμακα ωρών και ημερών. Η μαύρη τρύπα M87 είναι πιο σταθερή, οπότε απεικονίζεται ευκολότερα. Με μια ιδιόρρυθμη γεωμετρία, είναι περίπου 1.600 φορές μεγαλύτερη από τη μαύρη τρύπα μας, αλλά περίπου 2.000 φορές πιο μακριά, οπότε φαίνεται περίπου το ίδιο μέγεθος με τη δική μας από τη Γη.
