gov-civil-vilareal.ptInfinity -kallion kurkistus alas: Ensimmäinen kuva mustan aukon tapahtumahorisontista
>Ensimmäistä kertaa ihmiskunnan historiassa tähtitieteilijät ovat yhdistäneet planeetallamme olevien kaukoputkien voiman luodakseen kuvan, joka näyttää mustan aukon tapahtumahorisontin.
Kerättyä matriisia kutsutaan Event Horizon -teleskooppi , ja se havaitsi neljän yön aikana huhtikuussa 2017 supermassiivinen musta aukko M87: n sydämessä , elliptinen galaksi Neitsyt -klusterissa, 55 miljoonan valovuoden päässä Maasta.
He näkivät leukaa pudottavan:
Ensimmäinen kuva supermassiivisen mustan aukon tapahtumahorisontista. Tämä osoittaa mustan aukon siluetin, jonka massa on 6,5 miljardia kertaa suurempi kuin auringon, ja se sijaitsee M87 -galaksin ytimessä 55 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Luotto: NSF
Haluan olla täällä hyvin varovainen, koska tämä kuva on hieman monimutkaisempi kuin pelkkä valokehä, jonka keskellä on musta aukko, ja sen takana oleva fysiikka on melko rajua.
Selvyyden vuoksi et näe itse mustaa aukkoa. Tuo renkaan keskellä oleva pyöreä reikä ei ole musta aukko, vaan todellakin sen painovoiman vaikutus. Sitä kutsutaan mustan aukon varjoksi, mutta pidän sitä enemmän sen peitelaitteena: Painovoima taivuttaa valoa ympäröivästä materiaalista, lähettää sen meitä kohti ja jättää aukon sinne, missä musta aukko on. Ehkä paras tapa kuvata se on siluetti mustan aukon painovoimasta.
Tämän videon pitäisi antaa sinulle käsitys vaikutuksesta:
mikä on aikuisille 2 luokiteltu
Jäljelle jää vain pallomainen alue avaruudessa, josta sen sisältä ei pääse ulos mitään. Tämän pallon pintaa kutsutaan, jos ajattelet sitä tällä tavalla tapahtumahorisontti (koska kaikki sen sisällä tapahtuvat tapahtumat ovat horisontin ulkopuolella, eikä niitä voi nähdä). Mutta vain ulkopuolella painovoima on erittäin voimakas, mutta ei mahdotonta. Fotonin, valon hiukkasen, joka kulkee lähellä tätä rajaa, mutta silti sen ulkopuolella, polku taipuu huomattavasti, mutta se voi paeta.
Tapahtumahorisontin koko riippuu mustan aukon massasta. Jos teet matematiikan - jonka Einstein laski ensimmäisen kerran 1900 -luvun alussa - huomaat, että jos puristat auringon alas mustaan reikään, sen halkaisija on 6 kilometriä. Huomaa, että auringon läpimitta on nyt 1,4 miljoonaa kilometriä! Joten sinun on tehtävä esineistä uskomattoman pieniä ja tiheitä, jotta niistä tulee mustia aukkoja.
Ajattelemme nyt, että jokaisen maailmankaikkeuden suuren galaksin keskellä on supermassiivinen musta aukko, jossa on miljoonia tai jopa miljardeja kertoja auringon massaa. The Linnunrata esimerkiksi yksi, joka on yli 4 miljoonaa kertaa Auringon massa.
M87 on elliptinen galaksi Neitsyt -klusterin sydämessä kokoelma satoja galakseja leviää taivaalle leijona- ja neitsyt -tähtikuvioiden välillä. Se on valtava galaksi, riittävän kirkas, jotta se voidaan nähdä pelkällä kiikarilla, vaikka se on 55 miljoonan valovuoden päässä.
Se on myös aktiivinen galaksi : Toisin kuin Linnunradan supermassiivinen musta aukko, M87: n keskellä oleva nielee aktiivisesti ainetta. Materiaali, enimmäkseen kaasu ja pöly, putoaa siihen, ja muodostaa samalla litteän levyn, jota kutsutaan kertymislevyksi ja joka alkaa juuri tapahtumahorisontin ulkopuolelta ja ulottuu useita miljardeja kilometrejä. Sen pyörimisnopeus riippuu sen etäisyydestä tapahtumahorisontista; Hyvin lähellä oleva tavara liikkuu lähes valon nopeudella, kun taas kauempana oleva tavara on hitaampaa.
Aktiivisen mustan aukon peruskomponentit, mukaan lukien tapahtumahorisontti, kertymislevy ja suihku. Luotto: ETTÄ
mitä 211 tarkoittaa
Koska materiaali hankautuu yhteen, se tuottaa kitkaa ja puolestaan lämpöä. A paljon lämmöstä. Kuten paljon paljon. Kuvittele, että hieroisit käsiäsi yhteen valon nopeudella! Levyn materiaali kuumenee miljooniin asteisiin, ja kuumaa materiaalia hehkuu voimakkaasti ja säteilee valtavia määriä valoa.
Tämä on materiaali, jonka näet Event Horizon Telescope -kuvassa*. Tämä antaa taustavalon mustan aukon ympärille. Mutta mustan aukon painovoima vääristää sitä ja taipuu valon kulkemaan polkuun. Valoa materiaalista takana musta aukko taipuu noin niin voimme todella nähdä sen! Mitä lähempänä mustaa aukkoa se on, sitä enemmän se taipuu, kunnes suoraan tapahtumahorisontin ääriviivoista maasta katsottuna valoa ei enää näy. Siksi tämä osa näyttää tummalta.
Painovoima vääristää voimakkaasti valon kulkua mustan aukon ympärillä. Tässä kaaviossa Maa on oikealla ja mustan aukon takana olevasta materiaalista tuleva valo taipuu meitä kohti jättäen aukon sinne, missä musta aukko on. Luotto: Nicolle R.Fuller/NSF
Mutta odota! Siellä on enemmän!
On vaikutus nimeltä relativistinen säteily , johtuen materiaalin uskomattoman nopeasta liikkeestä, kun se kiertää mustan aukon ulkopuolella. Jos pidät hehkulamppua edessäsi, valo laajenee pallona kaikkiin suuntiin, mutta jos kyseinen hehkulamppu liikkuu lähellä valon nopeutta, sen lähettämä valo näyttää säteilevän kuin taskulamppu , suunnattu suuntaan, jossa se liikkuu. Tämä outo vaikutus tarkoittaa, että kohde, joka on suunnattu kohti sinua lähellä valon nopeutta, näyttää kirkkaammalta, koska suurin osa sen valosta on kohdistettu sinuun ja jokin kaukaisempi näyttää tummemmalta, koska sen valo on kohdistettu poispäin sinusta.
Katso nyt jälleen Event Horizon Telescope -kuvaa. Näetkö kuinka renkaan alaosassa oleva tavara on kirkkaampaa kuin ylhäällä oleva tavara? Tämä johtuu relativistisesta säteilystä! Pohjassa oleva materiaali on suunnattu meitä kohti ja kirkkaampi kuin ylhäällä oleva materiaali, joka on suunnattu poispäin meistä. Se kertoo, mihin suuntaan keräyslevy pyörii. Myös musta aukko pyörii samassa merkityksessä kuin levy, joten se kertoo myös, että meidän näkökulmastamme musta aukko pyörii myötäpäivään.
En valehtele sinulle: Kun ensimmäisen kerran katsoin tuota kuvaa ja tajusin näkemäni, niskan takana olevat hiukset nousivat pystyyn.
Event Horizon Telescope -kaukoputken muodostavat kahdeksan teleskooppia ympäri maapalloa. Luotto: Arizonan yliopisto / Dan Merrone
ghost in the shell -elokuva-arvostelut
Teknologia, jonka avulla tähtitieteilijät voivat luoda tämän kuvan, on uskomatonta. He käyttivät kahdeksaa eri teleskooppia ympäri maailmaa - Arizona, Chile, Meksiko, Espanja, Havaiji ja Etelämanner - tarkkailemaan M87: n mustaa aukkoa. Nämä kaukoputket eivät näe optista valoa kuten silmämme, vaan ovat sen sijaan herkkiä millimetrin aallonpituusalueelle, lähempänä radioaaltoja kuin optista valoa . Nämä millimetriaallot kulkevat valon nopeudella (koska ne ovat kevyitä) ja saavuttavat kaukoputket hieman eri aikoina. Jokainen kaukoputki tarkkailee näitä aaltoja huolellisesti, ja jos yhdistät nämä tiedot, sinulla on kuin virtuaalinen kaukoputki, joka on kahden observatorion välisen tilan kokoinen.
Tätä kutsutaan interferometria . Kun yhdistät kahdessa paikassa havaitut aallot, ne häiritsevät rakentavasti ja tuhoavasti toisiaan ja muodostavat reunoja. Se on kuin silloin, kun höpöttelet kylpyammeessa; aallonharjat yhdistyvät toisinaan yhteen ja roiskuvat altaasta, kun taas kourut laskevat vedenpintaa ympärilläsi. Nämä harjanteiden ja kourujen yhdistelmät ovat reunat. Interferometrisessä teleskooppiryhmässä kaiken, mitä voidaan kääntää, tiedot toimivat taaksepäin luodakseen kuvan kuvasta, joka lähettää aallot sinulle. Se on erittäin monimutkaista työtä ja helpompaa pidemmillä aallonpituuksilla, minkä vuoksi käytettiin millimetriaaltoteleskooppeja (optisella valolla on paljon paljon lyhyempi aallonpituus, joten optinen interferometria on paljon vaikeampaa).
Kun kaikki on yhdistetty, Event Horizon Telescope toimii kuin yksi ruokalaji planeettamme koko . Näin se näki kaikki yksityiskohdat M87 -mustassa aukossa. Vaikka se on valtava, 40 miljardia kilometriä leveä, se on 55 miljoonan valovuoden päässä, joten Maasta se on vain noin neljä miljardia kooltaan tutkintoinen!
Kuu taivaalla on puoli astetta leveä, joten tämä musta aukko on vastaava nähdä marmorin Kuussa . Tai tarkemmin sanottuna musta marmori, jonka ympärille on sidottu hehkuva kuminauha.
Tämä on ilmiömäinen saavutus, todella uusi aikakausi tähtitieteessä. Olemme nähneet mustien aukkojen vaikutukset vuosikymmenien ajan: Materiaali kiertää niitä ja kuumenee raivokkaasti; aineen ja energian säteet ampuivat heistä pois, kun kertymälevyn naurettavan vahva magneettikenttä repii materiaalin pois ja heittää sen pois valtavalla nopeudella; ja jopa oman galaksimme supermassiivisen mustan aukon vaikutukset sen ympärillä oleviin tähtiin, katsellen reaaliajassa, kun ne ruoskivat sen ympärillä suurella nopeudella.
Ja olemme perehtyneet mustien aukkojen fysiikkaan loistavien mielten vuosikymmenten aikana kehittämien yhtälöiden ansiosta, oppineet kuinka ne vääristävät tilaa ja aikaa, mitä tapahtuu tapahtumahorisontin lähellä, mitä tapahtuu sen ulkopuolella ja joskus jopa selvitetään mitä tapahtuu sisällä.
Mutta tämä on ensimmäinen kerta, kun näemme mustan aukon tapahtumahorisontin. Ja se paranee täältä; lisää teleskooppeja lisätään paremman resoluution saavuttamiseksi, eri aallonpituudet näkevät enemmän tietoa siitä, mitä näemme, ja vieläkin kylmempää, enemmän mustia aukkoja - myös meidän Linnunradan keskellä - tarkastellaan tällä tavalla .
Mustat aukot ovat pimeitä, mutta niiden tulevaisuus on erittäin valoisa.
* Huomaa: Event Horizon -teleskooppi katsoi myös galaksimme keskellä olevaa mustaa aukkoa, mutta siitä on paljon vaikeampaa luoda kuvaa, koska se on vaihteleva ja muuttaa sen kirkkautta tuntien ja päivien asteikolla. M87 -musta aukko on vakaampi, joten sitä on helpompi kuvata. Geometrian erikoisuutena se on noin 1600 kertaa suurempi kuin musta aukko, mutta noin 2000 kertaa kauempana, joten se näyttää suunnilleen samankokoiselta kuin meidän Maasta.
