W środę, 10 kwietnia 2019 roku, Teleskop Event Horizon Telescope (EHT) opublikował pierwsze zdjęcie czarnej dziury lub czarnej dziury, a dokładnie czarnej dziury w centrum galaktyki spiralnej M87, która znajduje się około 53 milionów lat świetlnych od Ziemi.
Aby uzyskać wyjaśnienie, czym są dziury i jak można je formować, przeczytaj tutaj i tutaj.
Wkrótce po opublikowaniu zdjęcia wiele osób pomyślało, że jest ono podobne do pączka, oka saurona , do kociego oka. Nawet dzisiaj w cyberprzestrzeni jest wiele memów, które mówią to samo.
Czy to naprawdę czarna dziura czy kocie oko? Dowiedzmy Się!
Krótko mówiąc, nie możemy. Ponieważ czarne dziury nie emitują ani nie odbijają energii w żadnej formie i nic (nawet światło) nie może wydostać się z czarnej dziury, aby zostać wykryte z ziemi. Jednak istnienie czarnych dziur można wykryć poprzez wpływ ich pola grawitacyjnego na inne ciała niebieskie.
To znaczy, że wczorajsze zdjęcie było mistyfikacją !
Eits, chwileczkę. Nie wyciągaj pochopnych wniosków. Zasadniczo czarne dziury są niewidoczne . Jednak gdy obiekt, taki jak gwiazda, znajduje się wystarczająco blisko horyzontu zdarzeń czarnej dziury, gwiazda doświadczy zakłócenia pływowego . Jest to zjawisko, w którym gwiazda ulega zniszczeniu z powodu ogromnych sił pływowych.
Gdy materiał, z którego składa się gwiazda, wpada do czarnej dziury, tworzy coś, co nazywa się dyskiem akrecyjnym lub wolę nazywać to pierścieniem czarnej dziury.
Materiały na pierścieniu czarnych dziur okrążą czarną dziurę, zanim ostatecznie stracą energię grawitacji i upadną jadalną czarną dziurą. Materiały te będą ocierać się o siebie, powodując wzrost temperatury i emitowanie fal elektromagnetycznych o różnych długościach fal. To właśnie pozwala nam wizualnie obserwować czarne dziury.
Przeczytaj także: Metody naukowe i przypadek kawy cyjankowejEvent Horizon Telescope (EHT) to międzynarodowy projekt, którego celem jest obserwacja środowiska wokół supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A * i supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki M87. EHT składa się z 10 radioteleskopów rozmieszczonych w kilku miejscach na Ziemi i połączonych ze sobą, tworząc wirtualny teleskop wielkości Ziemi.
EHT wykorzystuje metodę interferometryczną do uzyskania obrazów czarnych dziur. Wszystkie odpowiednie dane zebrane przez każdy teleskop zostaną połączone w celu uzyskania wzoru interferencyjnego. Wzór interferencji zawiera informacje o obserwowanej czarnej dziurze.
Jednak ponieważ liczba teleskopów, które zbierają dane, jest wciąż stosunkowo niewielka i nie jest równomiernie rozłożona na powierzchni Ziemi, istnieje wiele niezauważonych informacji. Z tego powodu EHT opracowało algorytm, który może wypełnić luki informacyjne.
Krótko mówiąc, algorytm działa poprzez interpolację i ekstrapolację danych w oparciu o wzorce utworzone na podstawie zebranych danych. Następnie algorytm przetwarza dane w jeden obraz.
Istnieje jednak wiele możliwych obrazów, które algorytm może wygenerować na podstawie zebranych danych. Dzieje się tak, ponieważ zebrane dane są nadal stosunkowo niewielkie. Dlatego wybierz jeden (lub grupę) najlepszych obrazów, które wyglądają rozsądniej. Sensowne jest tutaj to, że kształt obrazu jest zbliżony do kształtu przewidywanego przez modele matematyczne.
Tak więc możemy fotografować czarne dziury.
Więc to nie jest zdjęcie kociego oka, prawda?
Tak . Ale aby lepiej zrozumieć zdjęcie, musimy znać części czarnej dziury.
Czarna dziura nie jest dziurą. Jest to obiekt o nieskończonej gęstości zwany osobliwością . Nazywa się to osobliwością, ponieważ obiekt jest tylko jednym punktem w przestrzeni ( pojedynczym punktem w przestrzeni ), który nie ma objętości.
Przeczytaj także: Dlaczego teleskopy budowane są na szczytach gór, a nie na płaskiej pustyni?Wokół osobliwości znajduje się obszar zwany horyzontem zdarzeń . To właśnie dzięki temu obszarowi czarna dziura ma cechy czarnej dziury. Dzieje się tak, ponieważ wewnątrz horyzontu zdarzeń pole grawitacyjne czarnej dziury jest bardzo duże i nawet światło nie może uciec przed przyciąganiem grawitacyjnym. Dlatego czarne dziury są czarne. Promień horyzontu zdarzeń nazywany jest Promieniem Schwarzschilda .
Następnie jest dysk akrecyjny lub pierścień czarnej dziury, który został wcześniej opisany. Ta część emituje dużo fal elektromagnetycznych, dzięki czemu możemy fotografować czarne dziury. Pierścień czarnej dziury krąży w pewnej odległości od osobliwości i jest określany jako promień najbardziej wewnętrznej stabilnej orbity kołowej (ISCO) . W przypadku nierotującej czarnej dziury promień ISCO jest trzykrotnie większy niż promień horyzontu zdarzeń.
Kolejną jest sfera fotonowa , która jest około 1,5 razy większa od promienia horyzontu zdarzeń. To obszar, w którym fotony mogą okrążać czarną dziurę! Wyobraź sobie, że jesteś w tym miejscu, wtedy możesz zobaczyć tył własnego ciała! Jak wspaniale! (Ale nie próbuj)
Teraz spójrz ponownie na zdjęcie czarnej dziury (czarnej dziury) M87. W środku znajduje się ciemna część i jasna część, która otacza ciemną część. W ciemnej części znajduje się osobliwość w samym środku i otaczający ją horyzont zdarzeń, a jasna część to pierścień czarnych dziur i niewielka część sfery fotonowej .
Cóż, teraz jest jasne, że zdjęcie jest tak naprawdę zdjęciem czarnej dziury, a nie kocim okiem , okiem Saurona czy pączkiem.
Bądźcie ciekawi, chłopaki!
Odniesienie
- Event Horizon Telescope: Science
- Czarna dziura
- Jak rejestrujemy obrazy czarnych dziur?
- Zdarzenie zakłócenia pływów
