gov-civil-vilareal.ptNahliadanie dolu na útes nekonečna: Prvý obrázok horizontu udalostí čiernej diery
>Astronómovia prvýkrát v histórii ľudstva spojili silu teleskopov z celej našej planéty a vytvorili obraz, ktorý ukazuje horizont udalostí čiernej diery.
prečo moje prejavy nefungujú
Zhromaždené pole sa nazýva Event Horizon Telescope a počas štyroch nocí v apríli 2017 to pozorovalo supermasívna čierna diera v srdci M87 , eliptická galaxia v klastri Panny, vzdialená 55 miliónov svetelných rokov od Zeme.
To, čo videli, je, že mi padá čeľusť:
Úplne prvý obraz horizontu udalostí supermasívnej čiernej diery. Toto ukazuje siluetu čiernej diery s hmotnosťou 6,5 miliardy násobku hmotnosti Slnka, ktorá sa nachádza v jadre galaxie M87 vzdialenej 55 miliónov svetelných rokov od Zeme. Kredit: NSF
Tu chcem byť veľmi opatrný, pretože tento obrázok je trochu komplikovanejší než len svetelný prstenec s čiernou dierou v strede a fyzika za ním je dosť divoká.
Aby bolo jasné, v skutočnosti nevidíte samotnú čiernu dieru. Kruhová diera v strede prstenca nie je čiernou dierou, ale skutočne dôsledkom jej gravitácie. Hovorí sa mu tieň čiernej diery, ale ja to považujem skôr za jeho maskovacie zariadenie: Gravitácia ohýba svetlo z materiálu okolo neho a posiela ho smerom k nám a zanecháva medzeru tam, kde je samotná čierna diera. Snáď najlepší spôsob, ako to popísať, je silueta gravitácie čiernej diery.
Toto video by vám malo priblížiť účinok:
To, čo vám zostane, je sférická oblasť v priestore, do ktorej sa nič nemôže dostať von. Povrch tejto sféry, ak si to tak predstavíte, sa nazýva Horizont udalostí (pretože každá udalosť, ktorá sa stane v jej vnútri, je mimo váš horizont a nemožno ju vidieť). Ale len vonku gravitácia je síce veľmi silná, ale nie nemožne. Fotón, častica svetla, ktorá prechádza blízko tohto limitu, ale stále je mimo neho, bude mať svoju dráhu značne ohnutú, ale môcť utiecť.
Veľkosť horizontu udalostí závisí od hmotnosti čiernej diery. Ak urobíte matematiku - prvýkrát ju vypočítal Einstein na začiatku 20. storočia - zistíte, že ak stlačíte Slnko až k čiernej diere, bude mať priemer 6 kilometrov. Pamätajte si, že Slnko má v súčasnosti priemer 1,4 milióna km! Takže musíte urobiť objekty neuveriteľne malé a husté, aby sa stali čiernymi dierami.
Teraz si myslíme, že každá veľká galaxia vo vesmíre má v strede supermasívnu čiernu dieru s miliónmi alebo dokonca miliardami hmotnosťou Slnka. The mliečna dráha má takú, ktorá je napríklad viac ako 4 milióny krát väčšia ako hmotnosť Slnka.
M87 je an eliptická galaxia v srdci zoskupenia Panny sa po oblohe rozprestiera zbierka stoviek galaxií medzi súhvezdiami Leva a Panny. Je to obrovská galaxia, dostatočne jasná na to, aby ju bolo možné vidieť iba pomocou ďalekohľadu, aj keď je vzdialená 55 miliónov svetelných rokov.
Je to tiež aktívna galaxia : Na rozdiel od supermasívnej čiernej diery v Mliečnej ceste, tá v strede M87 aktívne hltá hmotu. Padá do neho materiál, väčšinou plyn a prach, a vytvára tak plochý disk nazývaný akrečný disk, ktorý začína tesne za horizontom udalostí a siaha mnoho miliárd kilometrov. Rýchlosť, ktorou sa točí, závisí od jeho vzdialenosti od horizontu udalostí; veci veľmi blízko v pohyboch takmer rýchlosťou svetla, zatiaľ čo veci ďalej sú pomalšie.
Základné komponenty aktívnej čiernej diery vrátane horizontu udalostí, akrečného disku a lúča. Kredit: TO
film denníka slabého dieťaťa
Pretože sa materiál trie dohromady, vytvára trenie a to zase vytvára teplo. A veľa tepla. Ako veľa veľa. Predstavte si, že si trieš ruky rýchlosťou svetla! Materiál na disku sa zahrieva na milióny stupňov a horúce látky prudko žiaria a vyžarujú obrovské množstvo svetla.
To je materiál, ktorý vidíte na obrázku ďalekohľadu Event Horizon*. To poskytuje žiaru pozadia všade okolo čiernej diery. Gravitácia čiernej diery ju však deformuje a ohýba dráhu, ktorou svetlo prechádza. Svetlo z materiálu za sebou čierna diera sa ohne okolo takže to vlastne môžeme vidieť! Čím bližšie k čiernej diere, tým viac sa ohýba, až kým, priamo na obryse horizontu udalostí pri pohľade zo Zeme, už nie je vidieť žiadne svetlo. Preto táto časť vyzerá tmavo.
Dráha svetla okolo čiernej diery je gravitáciou vážne skreslená. V tomto diagrame je Zem vypnutá doprava a svetlo z materiálu za čiernou dierou sa k nám ohýba a zanecháva dieru, kde je samotná čierna diera. Kredit: Nicolle R. Fuller/NSF
Ale počkaj! Je toho viac!
John wick 2 deti na mysli
Existuje efekt tzv relativistické lúče , spôsobený neuveriteľne rýchlym pohybom materiálu pri jeho obehu tesne mimo čiernu dieru. Ak držíte žiarovku pred sebou, svetlo sa rozpína v guli vo všetkých smeroch. Ak sa však žiarovka pohybuje blízko rýchlosti svetla, svetlo, ktoré z nej vyžarujeme, sa zdá byť lúčom ako baterka. namierené v smere, v ktorom sa pohybuje. Tento bizarný efekt znamená, že predmet, ktorý smeruje k vám rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, vyzerá jasnejšie, pretože viac jeho svetla je zaostrených na vás a niečo, čo sa vzďaľuje, sa javí tmavšie, pretože jeho svetlo je zaostrené od vás.
Teraz sa znova pozrite na obrázok ďalekohľadu Event Horizon. Vidíte, ako sú veci v spodnej časti prsteňa jasnejšie ako veci v hornej časti? Je to kvôli relativistickému vyžarovaniu! Materiál v spodnej časti smeruje k nám a je jasnejší ako materiál v hornej časti, ktorý smeruje od nás. To nám hovorí, akým smerom sa akrečný disk otáča. Čierna diera sa tiež točí, v rovnakom zmysle ako disk, čo nám tiež hovorí, že z nášho pohľadu sa čierna diera otáča v smere hodinových ručičiek.
Nebudem vám klamať: Keď som sa prvýkrát pozrel na ten obrázok a uvedomil som si, čo vidím, vlasy na mojom krku sa postavili.
Osem ďalekohľadov po celej Zemi, ktoré tvoria teleskop Event Horizon. Kredit: University of Arizona / Dan Merrone
Technológia, ktorá astronómom umožnila vytvoriť tento obrázok, je neuveriteľná. Na pozorovanie čiernej diery M87 použili osem rôznych teleskopov umiestnených po celom svete - Arizona, Čile, Mexiko, Španielsko, Havaj a Antarktída. Tieto teleskopy nevidia optické svetlo ako naše oči, ale namiesto toho sú citlivé na svetlo v rozsahu milimetrových vlnových dĺžok, bližšie k rádiovým vlnám ako k optickému svetlu . Tieto milimetrové vlny sa pohybujú rýchlosťou svetla (pretože sú ľahké) a k teleskopom sa dostávajú v mierne odlišných časoch. Každý ďalekohľad tieto vlny pozorne sleduje a ak tieto informácie skombinujete, akoby ste mali virtuálny ďalekohľad o veľkosti priestoru medzi týmito dvoma observatóriami.
Toto sa volá interferometria . Keď spojíte vlny viditeľné na dvoch miestach, konštruktívne a deštruktívne sa navzájom rušia a vytvárajú okraje. Je to ako keď sa motáte vo vani; vrcholy vĺn sa niekedy spájajú a vystrekujú z vane, zatiaľ čo žľaby sa skombinujú a znížia hladinu vody okolo vás. Tieto kombinácie hrebeňov a žľabov sú okraje. V interferometrickom teleskope pracovali informácie vo všetkom, čo sa dalo otočiť, dozadu, aby vytvorili obraz obrazu, ktorý k vám posiela vlny. Je to veľmi zložitá práca a jednoduchšia na dlhších vlnových dĺžkach, a preto boli použité milimetrové teleskopy (optické svetlo má veľa, veľa kratšia vlnová dĺžka, a preto je optická interferometria oveľa ťažšia).
film lego batman zdravý rozum médiá
Keď je všetko skombinované, teleskop Event Horizon funguje ako jedno jedlo veľkosť našej planéty . Takto mohol vôbec vidieť akýkoľvek detail v čiernej diere M87. Napriek tomu, že je obrovský, má 40 miliárd kilometrov, je vzdialený 55 miliónov svetelných rokov, takže od Zeme sú len asi štyri miliardtiny stupňa veľkosti!
Mesiac na oblohe je široký pol stupňa, takže tento obrázok čiernej diery je ekvivalentný vidieť mramor na Mesiaci . Alebo presnejšie povedané, čierny mramor so svietiacou gumičkou okolo neho.
Je to fenomenálny úspech, skutočne nová éra v astronómii. Účinky čiernych dier vidíme už desaťročia: Materiál, ktorý ich obieha a prudko sa zahrieva; lúče hmoty a energie od nich strieľajú, pretože smiešne silné magnetické pole v akrečnom disku strháva materiál a vrhá ho obrovskou rýchlosťou; a dokonca aj účinky supermasívnej čiernej diery našej vlastnej galaxie na hviezdy okolo nej, ktoré v reálnom čase sledujú, ako okolo nej šľahajú vysokou rýchlosťou.
A ponorili sme sa do fyziky čiernych dier vďaka rovniciam vypracovaným brilantnými mysliami po mnoho desaťročí, dozvedeli sme sa, ako deformujú priestor a čas, čo sa deje blízko horizontu udalostí, čo sa deje mimo neho a niekedy dokonca zisťujeme, čo deje sa vo vnútri.
Toto je však prvýkrát, čo vidíme horizont udalostí čiernej diery. A bude to odtiaľto lepšie; pridá sa viac teleskopov, aby sa dosiahlo lepšie rozlíšenie, rôzne pozorované vlnové dĺžky vytlačia viac informácií z toho, čo vidíme, a dokonca aj chladnejšie, viac čiernych dier - vrátane našej v strede Mliečnej dráhy - sa týmto spôsobom bude skúmať .
Čierne diery sú tmavé, ale ich budúcnosť je veľmi svetlá.
* Poznámka: Teleskop Event Horizon sa pozrel aj na čiernu dieru v strede našej galaxie, ale je oveľa ťažšie vytvoriť si jej obraz kvôli tomu, ako je variabilná a mení svoju jasnosť v rozsahu hodín a dní. Čierna diera M87 je stabilnejšia, a tak sa dá jednoduchšie snímať. Čo sa týka geometrie, je asi 1 600 -krát väčšia ako naša čierna diera, ale asi 2 000 -krát ďalej, takže sa javí zhruba rovnaká ako naša veľkosť zo Zeme.
