gov-civil-vilareal.ptŽvelgiant į begalybės skardį: pirmasis juodosios skylės įvykių horizonto vaizdas
>Pirmą kartą žmonijos istorijoje astronomai sujungė visos mūsų planetos teleskopų galią, kad sukurtų vaizdą, parodantį juodosios skylės įvykių horizontą.
Surinktas masyvas vadinamas įvykių horizonto teleskopas , ir per keturias naktis 2017 m. balandžio mėn. ji pastebėjo supermasyvi juodoji skylė M87 širdyje , elipsinė galaktika Mergelių spiečiuje, 55 milijonai šviesmečių nuo Žemės.
Tai, ką jie pamatė, yra žandikaulis:
Pats pirmasis supermasyvios juodosios skylės įvykių horizonto vaizdas. Tai rodo juodosios skylės, kurios masė 6,5 milijardo kartų didesnė už Saulę, siluetą, esantį M87 galaktikos šerdyje 55 milijonų šviesmečių atstumu nuo Žemės. Kreditas: NSF
Čia noriu būti labai atsargus, nes šis vaizdas yra šiek tiek sudėtingesnis nei paprasčiausias šviesos žiedas su juodąja skyle centre, o už jo esanti fizika gana nuožmi.
Kad būtų aišku, jūs iš tikrųjų nematote pačios juodosios skylės. Žiedo centre esanti apskrito formos skylė nėra juodoji skylė, bet iš tikrųjų jos gravitacijos efektas. Tai vadinama juodosios skylės šešėliu, bet aš manau, kad tai daugiau kaip jos maskavimo įtaisas: gravitacija lenkia aplink esančios medžiagos šviesą, siunčia ją link mūsų, palikdama tarpą ten, kur yra pati juodoji skylė. Galbūt geriausias būdas tai apibūdinti yra siluetas nuo juodosios skylės gravitacijos.
Šis vaizdo įrašas turėtų parodyti efektą:
Spragtukas ir keturių sferų sveiko proto žiniasklaida
Jums lieka sferinis regionas erdvėje, iš kurio niekas negali išeiti. Šios sferos paviršius, jei taip galvojate, vadinamas įvykių horizontas (nes bet koks įvykis, vykstantis jo viduje, yra už jūsų horizonto ribų ir negali būti matomas). Bet tik lauke gravitacija yra labai stipri, bet ne neįmanoma. Fotonas, šviesos dalelė, einanti netoli tos ribos, bet vis tiek už jos ribų, bus gerokai sulenkta, tačiau gali Pabegti.
Įvykio horizonto dydis priklauso nuo juodosios skylės masės. Jei atliksite matematiką, kurią pirmą kartą apskaičiavo Einšteinas 1900 -ųjų pradžioje, pamatysite, kad suspaudus Saulę iki juodosios skylės, jos skersmuo būtų 6 kilometrai. Atminkite, kad Saulė dabar yra 1,4 milijono kilometrų! Taigi jūs turite padaryti objektus neįtikėtinai mažus ir tankius, kad jie taptų juodosiomis skylėmis.
Dabar mes manome, kad kiekvienos didelės galaktikos Visatoje centre yra didžiulė juodoji skylė, kurios masė milijonus ar net milijardus kartų viršija Saulės masę. The paukščių takas Pavyzdžiui, ji yra daugiau nei 4 milijonus kartų didesnė už Saulės masę.
M87 yra elipsinė galaktika Mergelių spiečiaus centre, danguje tarp Liūto ir Mergelės žvaigždynų išplito šimtų galaktikų kolekcija. Tai didžiulė galaktika, pakankamai ryški, kad ją būtų galima pamatyti tik žiūronais, nors ji yra už 55 milijonų šviesmečių.
Tai taip pat aktyvi galaktika : Skirtingai nuo supermasyvios Paukščių tako juodosios skylės, ta, kuri yra M87 centre, aktyviai rijo medžiagą. Į jį patenka medžiaga, daugiausia dujos ir dulkės, ir ji sudaro plokščią diską, vadinamą kaupimosi disku, kuris prasideda visai už įvykių horizonto ribų ir tęsiasi daugelį milijardų kilometrų. Greitis, kuriuo jis sukasi, priklauso nuo jo atstumo nuo įvykio horizonto; daiktai labai arti juda beveik šviesos greičiu, o tolimesni - lėčiau.
Pagrindiniai aktyvios juodosios skylės komponentai, įskaitant įvykių horizontą, kaupimosi diską ir purkštuką. Kreditas: TAI
Kadangi medžiaga trinasi, ji sukuria trintį, o tai savo ruožtu išskiria šilumą. A daug nuo šilumos. Kaip daug daug. Įsivaizduokite, kad šviesos greičiu trinate rankas kartu! Diske esanti medžiaga įkaista iki milijonų laipsnių, o karšta medžiaga smarkiai švyti ir skleidžia didžiulį šviesos kiekį.
Tai medžiaga, kurią matote „Event Horizon Telescope“ vaizde*. Tai suteikia fono švytėjimą aplink juodąją skylę. Tačiau juodosios skylės gravitacija ją iškreipia, sulenkdama šviesos kelią. Šviesa iš medžiagos už nugaros juoda skylė sulenkta aplinkui tai, todėl mes tikrai galime tai pamatyti! Kuo arčiau juodosios skylės, tuo labiau ji sulenkiama, kol tiesiai į įvykio horizonto kontūrą, žiūrint iš Žemės, nebematoma daugiau šviesos. Štai kodėl ši dalis atrodo tamsi.
Šviesos kelias aplink juodąją skylę yra labai iškreiptas dėl gravitacijos. Šioje diagramoje Žemė yra į dešinę, o šviesa iš medžiagos, esančios už juodosios skylės, sulenkta į mus, paliekant skylę ten, kur yra pati juodoji skylė. Kreditas: Nicolle R. Fuller/NSF
Bet palauk! Yra daugiau!
kodėl skruzdėlių žmogus įvertintas 13 psl
Yra efektas, vadinamas reliatyvistinis spinduliavimas , sukelia neįtikėtinai greitas medžiagos judėjimas, skriejant tiesiai už juodosios skylės. Jei prieš save laikote lemputę, šviesa plečiasi rutuliu į visas puses, bet jei ta lemputė juda arti šviesos greičio, atrodo, kad iš jos sklindanti šviesa spindi kaip žibintuvėlis , nukreipta į judėjimo kryptį. Šis keistas efektas reiškia, kad objektas, nukreiptas į jus beveik šviesos greičiu, atrodo ryškesnis, nes didžioji jo šviesos dalis yra nukreipta į jus, o kažkas nutolęs atrodo tamsesnis, nes jo šviesa yra nukreipta nuo jūsų.
Dabar dar kartą pažvelkite į „Event Horizon Telescope“ vaizdą. Pažiūrėkite, kaip žiedo apačioje esantys daiktai yra ryškesni už daiktus viršuje? Taip yra dėl reliatyvistinio spinduliavimo! Apačioje esanti medžiaga nukreipta į mus ir yra šviesesnė nei medžiaga viršuje, kuri nukreipta nuo mūsų. Tai mums nurodo, kuria kryptimi sukasi kaupimosi diskas. Pati juodoji skylė taip pat sukasi ta pačia prasme kaip ir diskas, taigi tai taip pat rodo, kad mūsų požiūriu juodoji skylė sukasi pagal laikrodžio rodyklę.
Nemeluosiu jums: kai pirmą kartą pažvelgiau į tą vaizdą ir supratau, ką matau, plaukai ant pakaušio atsistojo.
Aštuoni teleskopai visoje Žemėje, kuriuos sudaro „Event Horizon“ teleskopas. Kreditas: Arizonos universitetas / Dan Merrone
Technologija, leidusi astronomams sukurti šį vaizdą, yra neįtikėtina. Jie naudojo aštuonis skirtingus teleskopus, esančius visame pasaulyje - Arizonoje, Čilėje, Meksikoje, Ispanijoje, Havajuose ir Antarktidoje - stebėdami M87 juodąją skylę. Šie teleskopai nemato optinės šviesos kaip mūsų akys, bet yra jautrūs šviesai milimetrų bangos ilgio diapazone, arčiau radijo bangų nei optinė šviesa . Šios milimetrinės bangos sklinda šviesos greičiu (nes jos yra lengvos) ir teleskopus pasiekia kiek kitokiu laiku. Kiekvienas teleskopas atidžiai stebi šias bangas, ir jei jūs sujungiate šią informaciją, tarsi turėtumėte virtualų teleskopą, kurio dydis yra tarpas tarp dviejų observatorijų.
Tai vadinama interferometrija . Kai sujungiate dviejose vietose matomas bangas, jos konstruktyviai ir destruktyviai trukdo viena kitai, sukurdamos pakraščius. Tai panašu į tai, kai slampinėji vonioje; bangų keteros kartais susilieja ir išsilieja iš kubilo, o loveliai susijungia, kad sumažėtų vandens lygis aplink jus. Tie keterų ir lovių deriniai yra pakraštys. Interferometriniame teleskopo masyve visa informacija, kurią galima apversti, dirbo atgal, kad sukurtų vaizdą, siunčiantį jums bangas. Tai nepaprastai sudėtingas darbas ir lengvesnis esant ilgesniam bangos ilgiui, todėl buvo naudojami milimetrinių bangų teleskopai (optinė šviesa turi daug, daug trumpesnis bangos ilgis, todėl optinė interferometrija yra daug sunkesnė).
Kai visa tai sujungta, „Event Horizon“ teleskopas veikia kaip vienas patiekalas mūsų planetos dydžio . Taip ji galėjo matyti bet kokią detalę M87 juodojoje skylėje. Nors jis yra didžiulis, 40 milijardų kilometrų skersmens, jis yra už 55 milijonų šviesmečių, taigi nuo Žemės tik apie keturis milijardų laipsnio dydžio!
Mėnulis danguje yra pusės laipsnio pločio, todėl šis juodosios skylės vaizdas yra lygiavertis pamatyti Mėnulyje marmurą . Arba tiksliau, juodas marmuras su aplinkui surišta švytinčia gumine juostele.
Tai fenomenalus pasiekimas, tikrai nauja astronomijos era. Mes matėme juodųjų skylių poveikį dešimtmečius: aplink jas skriejanti medžiaga ir žiauriai įkaista; materijos ir energijos spinduliai šaudo nuo jų, nes juokingai stiprus kaupimo disko magnetinis laukas nuplėšia medžiagą ir ją atstumia milžinišku greičiu; ir net mūsų pačių galaktikos supermasyvios juodosios skylės poveikis aplink esančioms žvaigždėms, realiu laiku stebint, kaip jos plaka aplink ją dideliu greičiu.
Mes gilinomės į juodųjų skylių fiziką per lygtis, kurias daugelį dešimtmečių sukūrė genialūs protai, sužinojome, kaip jos iškraipo erdvę ir laiką, kas vyksta arti įvykių horizonto, kas vyksta už jo ribų ir kartais net išsiaiškiname, kas vyksta viduje.
monty python ir Holy Grail apžvalga
Bet tai pirmas kartas, kai matome juodosios skylės įvykių horizontą. Ir iš čia bus geriau; bus pridėta daugiau teleskopų, kad būtų pasiekta geresnė skiriamoji geba, matomi skirtingi bangos ilgiai išspaus daugiau informacijos iš to, ką matome, ir, net ir vėsiau, daugiau juodųjų skylių, įskaitant mūsiškę Paukščių tako centre, bus tikrinamos tokiu būdu .
Juodosios skylės yra tamsios, tačiau jų ateitis yra labai šviesi.
* Pastaba: „Event Horizon Telescope“ taip pat pažvelgė į juodąją skylę mūsų galaktikos centre, tačiau kur kas sunkiau sukurti jos vaizdą dėl jos kintamumo, keičiant jos ryškumą valandų ir dienų skalėje. M87 juodoji skylė yra stabilesnė, todėl lengviau atvaizduojama. Pagal geometrijos keistenybę, ji yra maždaug 1600 kartų didesnė už mūsų juodąją skylę, bet maždaug 2000 kartų toliau, todėl atrodo maždaug tokio paties dydžio kaip mūsų iš Žemės.
