Črna luknja ali mačje oko? Evo, kako znanstveniki fotografirajo črne luknje

V sredo, 10. aprila 2019 Teleskop Horizon Horizon (EHT) je objavil prvo fotografijo Črna luknja ali črne luknje, natančneje črna luknja v središču spiralne galaksije M87, ki je od Zemlje oddaljena približno 53 milijonov svetlobnih let.

Za razlago, kaj so luknje in kako jih je mogoče oblikovati, preberite tukaj in tukaj.

Kmalu po objavi fotografije so mnogi mislili, da je fotografija podobna krofu, oko saurona, vse do mačjega očesa. Še danes je v kiberprostoru razpršenih veliko memov, ki govorijo isto.

Je torej res črna luknja ali mačje oko? Pa ugotovimo!

Skratka, ne moremo. Ker črne luknje ne oddajajo ali odbijajo energije v kakršni koli obliki in iz črne luknje ne more priti nič (niti svetloba), da bi jo zaznali z zemlje. Obstoj črnih lukenj pa je mogoče odkriti z vplivom njihovega gravitacijskega polja na druga nebesna telesa.

Pomeni včerajšnjo fotografijo Potegavščina prosim!

Eits, počakaj malo. Ne hitite pri sklepih. V bistvu gre za črno luknjo neviden. Ko pa je predmet, na primer zvezda, dovolj blizu obzorja dogodkov črne luknje, ga bo ta zvezda doživela dogodek motenj plimovanja. Gre za pojav, pri katerem je zvezda uničena zaradi ogromnih plimskih sil.

Ko material, ki sestavlja te zvezde, pade v črno luknjo, bodo tvorili nekaj, kar se imenuje akrecijski disk, ali pa mu raje rečem obroč črne luknje.

Snov v obroču črne luknje bo krožila okoli črne luknje, preden bo dokončno izgubila svojo gravitacijsko energijo in padla pojeden Črna luknja. Ti materiali se bodo drgnili drug ob drugega, tako da se temperatura poveča in oddaja elektromagnetne valove v različnih valovnih dolžinah. To je tisto, kar nam omogoča vizualno opazovanje črnih lukenj.

Preberite tudi: Znanstvene metode in primer kave s cianidom

Teleskop Horizon Horizon (EHT) je mednarodni projekt, katerega namen je opazovati okolje okoli supermasivne črne luknje Strelca A * in supermasivne črne luknje v središču galaksije M87. EHT je sestavljen iz 10 radijskih teleskopov, ki so razpršeni na več lokacijah na zemlji in so med seboj povezani, da ustvarijo virtualni teleskop približno velikosti zemlje.

EHT uporablja interferometrične metode za pridobivanje slik črnih lukenj. Vsi ustrezni podatki, ki jih zbere vsak teleskop, bodo združeni, da se ustvari moteni vzorec. Vzorec motenj vsebuje informacije o opazovani črni luknji.

Ker pa je število teleskopov, ki zbirajo podatke, še vedno razmeroma majhno in ni enakomerno porazdeljeno po zemeljski površini, je veliko informacij neopaženih. Iz tega razloga je EHT razvil algoritem, ki lahko zapolni informacijske luknje.

Na kratko, algoritem deluje tako, da interpolira in ekstrapolira podatke na podlagi vzorcev, oblikovanih iz zbranih podatkov. Nato algoritem obdela podatke v eno sliko.

Vendar obstaja veliko možnih slik, ki jih lahko algoritem ustvari na podlagi zbranih podatkov. Tudi to je zato, ker so zbrani podatki še vedno razmeroma majhni. Zato izberite eno (ali skupino) najboljših slik, ki so videti bolj smiselne. Tu je smiselno, da se oblika slike približa obliki, ki jo napovedujejo matematični modeli.

Tako lahko fotografiramo črne luknje.

Torej to ni fotografija mačjega očesa, kajne?

Ups. Da pa bomo fotografijo bolje razumeli, moramo poznati dele črne luknje.

Črna luknja ni luknja. Je predmet z neskončno gostoto, imenovan singularnost. Imenuje se singularnost, ker je objekt le ena točka v prostoru (eno samo točko v vesolju), ki nima prostornine.

Preberite tudi: Zakaj so teleskopi zgrajeni na vrhu gora, ne v ravni puščavi?

Okoli singularnosti obstajajo področja, imenovana obzorje dogodkov ali obzorje dogodkov. To območje daje črni luknji značilnosti črne luknje. To se zgodi, ker je znotraj obzorja dogodkov gravitacijsko polje črne luknje zelo veliko in niti svetloba ne more uiti njenemu gravitacijskemu vleku. Zato so črne luknje črne. Kliče se radij obzorja dogodka Schwarzschildov radij.

Potem je akrecijski disk ali obroči črne luknje, ki so bili prej opisani. Ta del oddaja veliko elektromagnetnih valov, da lahko fotografiramo črne luknje. Obroči črne luknje krožijo na določeni razdalji od singularnosti in se imenujejo notranji polmer stabilne krožne orbite (ISCO). Za nevrtljivo črno luknjo je polmer ISCO trikrat polmer obzorja dogodka.

Še ena je fotonska krogla, kar je približno 1,5-krat polmer obzorja dogodka. To je območje, kjer lahko fotoni krožijo okoli črne luknje! Predstavljajte si, če bi bili na tem območju, potem bi videli zadnji del svojega telesa! Kako neverjetno! (Ampak ne poskušaj)

Zdaj pa spet poglejte fotografijo črne luknje (črne luknje) M87. V sredini je temen del in svetel del, ki obdaja temni del. V temnem delu je singularnost, ki je čisto na sredini in obzorje dogodkov, ki ga obdaja, svetel del pa je obroč črnih lukenj in majhen del fotonska krogla.

No, zdaj je jasno, da je fotografija res fotografija s črno luknjo in ne mačja oko, oko saurona, ali krofi.

Ostanite radovedni, fantje!

Referenca

  • Teleskop Horizon Event: Znanost
  • Črna luknja
  • Kako zajamemo slike črne luknje?
  • Dogodek motenj plimovanja

Zadnje objave

$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found