gov-civil-vilareal.ptKigger ned af uendelighedens klippe: Det første billede af begivenhedshorisonten i et sort hul
>For første gang i menneskets historie har astronomer kombineret teleskopernes kraft fra hele vores planet til at skabe et billede, der viser begivenhedshorisonten for et sort hul.
Det indsamlede array kaldes Event Horizon Telescope , og i løbet af fire nætter i april 2017 observerede det det supermassive sorte hul i hjertet af M87 , en elliptisk galakse i Jomfruen, 55 millioner lysår fra Jorden.
Hvad de så er, ja, kæbefaldende:
mit store fede græske bryllup 2 køretid
Det allerførste billede af begivenhedshorisonten for et supermassivt sort hul. Dette viser silhuetten af et sort hul med en masse 6,5 milliarder gange solens, der er placeret i kernen af galaksen M87 55 millioner lysår væk fra Jorden. Kredit: NSF
Jeg vil være meget forsigtig her, da dette billede er lidt mere kompliceret end blot en lysring med det sorte hul i midten, og fysikken bag det er temmelig hård.
For at være tydelig ser du faktisk ikke selve det sorte hul. Det cirkulære hul i midten af ringen er ikke det sorte hul, men virkelig en virkning af dens tyngdekraft. Det kaldes skyggen af det sorte hul, men jeg tænker mere på det som dets tilslagsindretning: Tyngdekraften bøjer lyset fra materialet omkring det og sender det mod os og efterlader et hul, hvor selve det sorte hul er. Måske er den bedste måde at beskrive det på som silhuet af det sorte huls tyngdekraft.
Denne video skal give dig et indblik i effekten:
Det, du står tilbage med, er en sfærisk region i rummet, hvor der ikke kan komme noget ud af det. Overfladen på denne sfære, hvis du tænker på den måde, kaldes begivenhedshorisont (fordi enhver begivenhed, der sker inden i den, er uden for din horisont og ikke kan ses). Men bare uden for tyngdekraften er intenst stærk, men det er ikke umuligt. En foton, en lyspartikel, der passerer nær denne grænse, men stadig uden for den, vil have sin vej bøjet betydeligt, men den kan flugt.
Hændelseshorisontens størrelse afhænger af massen af det sorte hul. Hvis du gør regnestykket - først beregnet af Einstein i begyndelsen af 1900'erne - vil du opdage, at hvis du komprimerer Solen ned til et sort hul, ville det være 6 kilometer i diameter. Husk, solen er 1,4 millioner km på tværs nu! Så du skal lave objekter utroligt små og tætte for at de kan blive sorte huller.
Vi tror nu, at hver stor galakse i universet har et supermassivt sort hul i midten, med millioner eller endda milliarder gange solens masse. Det Mælkevejen har en, der er mere end 4 millioner gange solens masse, for eksempel.
M87 er en elliptisk galakse i hjertet af Jomfruklyngen spredte en samling af hundredvis af galakser sig over himlen mellem stjernebillederne Leo og Jomfruen. Det er en kæmpe galakse, der er lys nok til kun at blive set ved hjælp af en kikkert, selvom den er 55 millioner lysår væk.
Det er også en aktiv galakse : I modsætning til det supermassive sorte hul i Mælkevejen nedbryder det i midten af M87 aktivt stof. Materiale, for det meste gas og støv, falder ned i det, og som det gør, danner det en flad skive kaldet en akkretionsskive, der starter lige uden for begivenhedshorisonten og strækker sig over mange milliarder kilometer. Den hastighed, den hvirvler rundt, afhænger af dens afstand fra begivenhedshorisonten; ting meget tæt på bevæger sig næsten med lysets hastighed, mens ting længere ude er langsommere.
De grundlæggende komponenter i et aktivt sort hul, herunder begivenhedshorisonten, akkretionsdisken og jet. Kredit: AT
hvorfor er shawshank redemption rated r
Da materialet gnider sammen, genererer det friktion, og det genererer igen varme. EN masse af varme. Som en masse en masse. Forestil dig at gnide dine hænder sammen med lysets hastighed! Materialet i disken bliver opvarmet til millioner af grader, og ting der hedder lyser voldsomt og udsender enorme mængder lys.
Det er det materiale, du ser i Event Horizon Telescope -billedet*. Dette giver en baggrundsglød rundt om det sorte hul. Men tyngdekraften i det sorte hul forvrænger det og bøjer den vej, lyset tager. Lys fra materiale bag det sorte hul bliver bøjet rundt om det, så vi faktisk kan se det! Jo tættere på det sorte hul, jo mere bliver det bøjet, indtil der lige ved omridset af begivenhedshorisonten set fra Jorden ikke kan ses mere lys. Derfor ser den del mørk ud.
Lysets vej rundt om et sort hul bliver alvorligt forvrænget af tyngdekraften. I dette diagram er jorden ude til højre, og lys fra materiale bag det sorte hul bliver bøjet mod os og efterlader et hul, hvor selve det sorte hul er. Kredit: Nicolle R. Fuller/NSF
the secret life of walter mitty anmeldelse
Men vent! Der er mere!
Der kaldes en effekt relativistisk stråling , forårsaget af materialets utroligt hurtige bevægelse, da det kredser lige uden for det sorte hul. Hvis du holder en pære foran dig, udvides lyset i en kugle i alle retninger, men hvis denne pære bevæger sig nær lysets hastighed, ser det ud til, at det lys, vi ser udsendt fra den, stråler ud som en lommelygte , rettet i den retning, den bevæger sig. Denne bizarre effekt betyder, at et objekt på vej mod dig tæt på lysets hastighed fremstår lysere, fordi mere af dets lys er fokuseret mod dig, og noget, der bevæger sig væk, ser mørkere ud, fordi dets lys er fokuseret væk fra dig.
Se nu igen på Event Horizon Telescope -billedet. Kan du se, hvordan tingene i bunden af ringen er lysere end tingene øverst? Det skyldes relativistisk stråling! Materialet i bunden er på vej mod os og lysere end materialet øverst, som er på vej væk fra os. Det fortæller os, hvilken retning akkretionsdisken drejer. Selve det sorte hul snurrer også, i samme betydning som disken, så det fortæller os også, at fra vores synspunkt drejer det sorte hul med uret.
Jeg vil ikke lyve for dig: Da jeg først kiggede på det billede og indså, hvad jeg så, rejste håret på nakken mig.
De otte teleskoper på tværs af jorden, der omfatter Event Horizon Telescope. Kredit: University of Arizona / Dan Merrone
Den teknologi, der tillod astronomer at skabe dette billede, er utrolig. De brugte otte forskellige teleskoper rundt om i verden - Arizona, Chile, Mexico, Spanien, Hawaii og Antarktis - til at observere M87's sorte hul. Disse teleskoper ser ikke optisk lys som vores øjne, men er i stedet følsomme over for lys i millimeterbølgelængdeområdet, tættere på radiobølger end optisk lys . Disse millimeterbølger bevæger sig med lysets hastighed (fordi de er lette) og når teleskoperne på lidt forskellige tidspunkter. Hvert teleskop observerer omhyggeligt disse bølger, og hvis du kombinerer disse oplysninger, er det som om du har et virtuelt teleskop på størrelse med rummet mellem de to observatorier.
Dette kaldes interferometri . Når du kombinerer bølgerne set på to steder, forstyrrer de konstruktivt og destruktivt hinanden og skaber udkant. Det er som når man slaser rundt i et badekar; bølgetoppene tilføjer undertiden sammen og sprøjter ud af karret, mens trugene kombineres for at tabe vandstanden omkring dig. Disse kombinationer af kamme og trug er udkanterne. I et interferometrisk teleskoparray arbejdede oplysningerne i alt det, der kan vendes, baglæns for at skabe et billede af billedet, der sender bølgerne til dig. Det er voldsomt komplekst arbejde og lettere ved længere bølgelængder, og derfor blev millimeterbølgeteleskoper brugt (optisk lys har meget, meget kortere bølgelængde, og derfor er optisk interferometri meget vanskeligere).
Når det hele er kombineret, fungerer Event Horizon Telescope som en enkelt skål størrelsen på vores planet . Sådan kunne den overhovedet se enhver detalje i M87 sorte hul. Selvom det er enormt, 40 milliarder kilometer på tværs, er det 55 millioner lysår væk, så fra Jorden er det kun omkring fire milliarder af en grad i størrelse!
Månen på himlen er en halv grad bred, så dette billede med sort hul er ækvivalent at se en marmor på månen . Eller mere præcist, en sort marmor med et glødende gummibånd bundet omkring det.
Dette er en fænomenal præstation, virkelig en ny æra inden for astronomi. Vi har set virkningerne af sorte huller i årtier: Materiale, der kredser om dem og bliver vildt varmt; stråler af stof og energi, der skyder væk fra dem, da det latterligt stærke magnetfelt i akkretionsskiven river materiale af og kaster det væk med en enorm hastighed; og endda virkningerne af vores egen galakses supermassive sorte hul på stjerner omkring den og ser i realtid, hvordan de pisker rundt om den med høj hastighed.
at finde penge på jorden åndelig mening
Og vi er gået i dybden med sorte hullers fysik takket være ligningerne udarbejdet af strålende sind i mange årtier og lært, hvordan de forvrænger rum og tid, hvad der sker tæt på begivenhedshorisonten, hvad der sker uden for det, og nogle gange endda regner ud hvad sker indeni.
Men det er første gang, vi har set begivenhedshorisonten for et sort hul. Og det bliver bedre herfra; flere teleskoper vil blive tilføjet for at få bedre opløsning, forskellige bølgelængder, der ses, vil presse mere information ud af det, vi ser, og endnu køligere, flere sorte huller - herunder vores i midten af Mælkevejen - vil blive undersøgt på denne måde .
Sorte huller er mørke, men deres fremtid er meget lys.
* Bemærk: Event Horizon -teleskopet så også på det sorte hul i midten af vores galakse, men det er meget vanskeligere at skabe et billede af det på grund af, hvor variabel det er, og ændrer dets lysstyrke i en skala fra timer og dage. Det sorte hul M87 er mere stabilt, så det er lettere at se. Ved en sære geometri er den cirka 1.600 gange større end vores sorte hul, men cirka 2.000 gange længere væk, så den ser nogenlunde samme størrelse ud som vores fra Jorden.
