Toto je vôbec prvý obrázok čiernej diery
Odkryli sme časť vesmíru, o ktorej sme si predtým mysleli, že je neviditeľná.
Tu je, ľudstvo, vôbec prvá fotografia čiernej diery, ktorú urobila medzinárodná spolupráca vedcov zvaná Ďalekohľad horizontu udalostí .
Toto je obrázok supermasívnej čiernej diery v strede galaxie Messier 87, ktorá je vzdialená 53,49 milióna svetelných rokov. Čierna diera v jej strede je masívna, asi 6,5 miliardy krát väčšia ako hmotnosť nášho Slnka, všetko je obsiahnuté v jedinom bode nekonečnej hustoty.
Odkryli sme časť vesmíru, o ktorej sme si mysleli, že bola predtým neviditeľná, povedal Sheperd Doeleman, riaditeľ ďalekohľadu Event Horizon Telescope na stredajšej tlačovej konferencii. Oznámenie sa zhodovalo s publikácia šiestich štúdií o úsilí v The Astrophysical Journal Letters . Ako pri všetkých veľkých objavoch, toto je len začiatok.
V strede tohto obrázku je čierna diera M87. Viditeľné červenkasté a biele svetlo, ktoré ho obklopuje, je materiál, ktorý ničí obrovská gravitácia čiernej diery. Toto svetlo obklopuje obežnú dráhu fotónov, oblasť, za ktorú by svetlo mohlo uniknúť, ale je nepravdepodobné, že by to tak bolo. V rámci tejto obežnej dráhy fotónov je horizont udalostí, oblasť, za ktorú nemôže uniknúť žiadne svetlo. Vedci tvrdia, že veľkosť a tvar tejto čiernej diery je presne taký, ako sa predpokladalo v Einsteinových teóriách gravitácie.
Keď sa pozriete na tento obrázok, vedzte, že to nie je predmet. Toto je tieň, umývadlo. Svetlo v strede je nenávratne vycucané z nášho pohľadu. Neprítomnosť na obrázku znamená, že niečo opustilo náš pozorovateľný vesmír. Pre ľudí je to skutočne pozoruhodný moment, keď môžu vidieť niečo také tajomné, také vzdialené a také neuveriteľne ťažké, čo sa dá zachytiť.
Ako astrofyzika je to pre mňa vzrušujúci deň. Je pre nás ľahké zabudnúť, že nikto z nás žiadny v skutočnosti nevidel, povedala France Córdova, riaditeľka Národnej vedeckej nadácie, ktorá pomáhala financovať projekt. Ten obraz mi vháňal slzy do očí; je to úžasný obraz.
Ako vedci využili kozmickú príležitosť na fotografovanie čiernej diery
Čierne diery sú čierne, pretože singularita pohlcuje všetko svetlo okolo seba. Každý lúč svetla, každý fotón, ktorý sa dostane do blízkosti čiernej diery, sa v skutočnosti ohne smerom k čiernej diere a úplne sa odstráni z vesmíru, ako ho poznáme, Dimitrios Psaltis , astrofyzik z University of Arizona a jeden z vedúcich vedcov v tomto úsilí, hovorí.
Čierna diera tak vrhá tieň na svoje okolie. Aj keď čierna diera nemá povrch, odstraňuje všetko svetlo, ktoré sa k nej dostane, takže sa správa ako veľmi tmavý objekt, vysvetľuje.
Existuje dôvod, prečo sme doteraz nikdy nevideli obrázok čiernej diery. Nie je to len tak, že čierne diery sú tmavé; v skutočnosti sú veľmi malé a sú obklopené jasným plynom a víriacim materiálom (M87 black dierové výhonky vyžarovať prúd horúcej plazmy, ktorý je dlhý viac ako 4 000 svetelných rokov).
Vedecky povedané, tieň vrhaný čiernou dierou M87 je približne 40 mikrooblúkových sekúnd široký pri pohľade zo Zeme. Oblúková sekunda je 1/3600 stupňa. A v oblúkovej sekunde je 1 milión mikrooblúkových sekúnd. Opäť: Tieň vrhaný čiernou dierou je malý. V porovnaní s mesiacom v splne je tieň čiernej diery M87 46,5 miliónov krát menší. Odfotiť tieň, ktorý vrhá supermasívna čierna diera, je ako odfotiť štvrť v Los Angeles až z Washingtonu, DC.
Ak chcete odfotiť niečo také malé, potrebujete obrovský ďalekohľad, veľký ako Zem. Snímka galaxie Messier 87, ktorá bola dnes zverejnená, je výsledkom sedemročnej medzinárodnej spolupráce, ďalekohľadu Event Horizon Telescope, na vybudovaní tohto teleskopu veľkosti Zeme, do ktorého sa zapojilo 200 vedcov a osem observatórií po celom svete.
Teleskop horizontu udalostí, vysvetlil
Kritický moment nastal v apríli 2017, keď osem rádioteleskopov umiestnených v Antarktíde, Grónsku, Južnej Amerike, Severnej Amerike, Havaji a Európe nasmerovalo svoje taniere na čiernu dieru v strede našej galaxie a na tú v strede. z Messier 87. Išlo o najväčšie čierne diery, o ktorých verili, že ich v apríli dokážu jasne zachytiť. Údaje o čiernej diere v strede našej galaxie ešte neboli zverejnené.
Hľadali úzky pás žiarenia, ktorý by mal byť vyžarovaný z jasného prstenca materiálu okolo čiernej diery. A v strede jasného prstenca dúfali, že uvidia siluetu samotnej čiernej diery.
Ako sa Zem otáčala, dokázali využiť to, čo Doeleman nazval kozmickou príležitosťou, zachytiť rádiové vlny vyžarované z čiernej diery a nakoniec vytvoriť obraz, ktorý vidíme dnes.
Každý teleskop nakoniec zachytil obrovské množstvo údajov, ktoré bolo potrebné skombinovať, aby odhalili obraz stredu galaxie. Ako Národná vedecká nadácia vysvetľuje , týchto osem ďalekohľadov sa zmenilo na virtuálnu obrovskú parabolickú misku.
Zamyslite sa nad jednoduchým zrkadlovým ďalekohľadom. V ňom zakrivený povrch zrkadla odráža svetlo späť do centrálneho bodu, kde sa zaostrí obraz. Podobnú vec robí aj ďalekohľad Event Horizon Telescope. Keď sú miesta EHT synchronizované, ich záznamy môžu byť neskôr dokonale zarovnané rovnakým spôsobom, akým zrkadlo zarovnáva optické svetlo, National Science Foundation vysvetľuje vo videu .
Skutočná matematika spojená so spájaním obrázka je veľmi podobná tomu, čo robí MRI skener alebo CAT sken pri mapovaní vnútra vášho tela. žaltár hovorí. CAT sken nasníma röntgenové snímky celého okolia vašej hlavy a potom použije matematiku, aby to rozlúštil a zistil, čo je vo vašej hlave. Teleskop Event Horizon Telescope urobil podobnú vec s čiernou dierou.
Ale táto synchronizácia je naozaj ťažká. Jedným z dôvodov, prečo sa toto oznámenie pripravovalo dva roky, je to, že dátové súbory boli príliš veľké na prenos digitálnymi prostriedkami. Pevné disky museli byť letecky prepravené z observatórií, aby boli spracované. A súbor údajov v Antarktíde bol niekoľko mesiacov nedostupný kvôli drsným zimným podmienkam.
Ďalším dôvodom je, že vedci musia počítať s rotáciou Zeme. Pretože Zem rotuje, pohybujú sa aj jednotlivé observatóriá tvoriace teleskop horizontu udalostí, čím sa do údajov vnáša určitý druh rozmazania. Trvalo extrémne presné atómové hodiny - presné na zlomok bilióntiny sekundy - na každom z observatórií, aby sa zabezpečilo, že všetky údaje budú zarovnané a výsledný obraz bude jasný.
Aby tento obraz existoval, muselo sa zosúladiť veľké množstvo faktorov
Toľko vecí muselo ísť správne, aby tento obrázok mohol existovať, Seth Fletcher, autor Einsteinov tieň , kniha zachytávajúca úsilie ďalekohľadu Horizont udalostí, vysvetľuje v knihe.
Z okrajov čiernej diery muselo vychádzať nejaké žiarenie a muselo sa dostať na Zem bez toho, aby ju vychýlil z kurzu alebo ju zakryl nebeský objekt. Je náhoda, že správna veľkosť teleskopu na zobrazenie tejto čiernej diery je veľkosť Zeme. Ak by astronómovia potrebovali ďalekohľad väčší ako Zem, mali by smolu.
Potom prichádza ľudská spolupráca: Osem observatórií na celom svete muselo zosynchronizovať svoje hodiny do absurdne špecifickej miery.
A potom je tu len šťastie. Na všetkých týchto miestach musíte mať jasné počasie - osem rôznych miest s jasným počasím v danú noc v čase, keď je Zem orientovaná takým spôsobom, že všetky tieto teleskopy môžu vidieť čiernu dieru súčasne, hovorí Fletcher.
Tento jeden obrázok predstavuje všetko, čo sa spája.
Najväčším vzrušením v mojej mysli je objav, miesto heureka, žaltár hovorí. Som si istý, že mnohokrát v histórii ľudstva ľudia niečo videli po prvýkrát... a to, čo vidíte vy, nemôžete nevidieť. Toto je pre zvyšok ľudstva, pre zvyšok ľudských dejín.
Čo bude ďalej? Vedci možno dokážu postaviť ďalekohľad ešte väčší ako Zem pridaním vesmírnych ďalekohľadov do poľa Horizont udalostí a vidieť ešte menšie čierne diery bližšie k našej slnečnej sústave. A týmto spôsobom budeme môcť robiť podobné experimenty s možno 10, 20 alebo 30 čiernymi dierami v blízkom vesmíre, hovorí Psaltis.
Čierne diery je dôležité študovať, pretože predstavujú najextrémnejšie oblasti nášho vesmíru, kde sú základné teórie ako všeobecná relativita a kvantová mechanika podrobené konečnému testu. Táto fotografia je len začiatok.
