Actualizat pe 11 aprilie la 16:40 ET.
Ieri, Pământenii au arătat pentru prima dată o imagine reală a unei găuri negre - transformând ceea ce trăia doar în imaginațiile noastre colective în realitate concretă.
Imaginea înfățișează un inel lopsid în ton portocaliu, care înconjoară umbra întunecată a unei găuri negre, care stârnește materia aflată la 55 de milioane de ani lumină distanță în centrul unei galaxii cunoscute sub numele de Fecioara A (Messier 87).
Această primă privire încețoșată este suficientă pentru a confirma că teoria relativității lui Einstein funcționează chiar și la limita acestui abis uriaș - o locație extremă unde unii credeau că ecuațiile sale se vor descompune. Dar această imagine evazivă ridică o mulțime de întrebări. Iată câteva dintre întrebările dvs. răspuns.
Ce este o gaură neagră?
Găurile negre sunt obiecte extrem de dense de care nimic, nici măcar ușor nu poate scăpa. Pe măsură ce mănâncă materie din apropiere, cresc în dimensiune. Gurile negre se formează, de obicei, atunci când o stea mare moare și se prăbușește pe ea însăși.
Găurile negre super-masive, care sunt de milioane sau miliarde de ori la fel de masive ca soarele, se crede că se află în centrul aproape fiecare galaxie, inclusiv a noastră. A noastră se numește Săgetătorul A *.
De ce nu am mai văzut o imagine a unei găuri negre înainte?
Găurile negre, chiar și cele supermasive, nu sunt atât de mari. De exemplu, a face o imagine a găurii negre din centrul Căii Lactee, care se crede că este de aproximativ 4 milioane de ori mai masivă decât soarele, ar fi ca și cum ai face o poză cu un DVD de pe suprafața lunii, Dimitrios Psaltis, astrofizician la Universitatea din Arizona, a declarat pentru Vox. De asemenea, găurile negre sunt în general învăluite de material care poate întuneca lumina din jurul găurii negre, au scris ei.
Înainte de această imagine, cum știam că există găuri negre?
Teoria relativității a lui Einstein a prezis prima dată că atunci când o stea masivă a murit, a lăsat în urmă un miez dens. Dacă acest nucleu era de peste trei ori mai masiv decât soarele, ecuațiile sale arătau că forța gravitației produce o gaură neagră, potrivit NASA.
Dar până ieri (10 aprilie), oamenii de știință nu au putut fotografia sau observa direct găurile negre. Mai degrabă, s-au bazat pe dovezi indirecte - comportament sau semnale provenind de la alte obiecte din apropiere. De exemplu, o gaură neagră zboară stele care se apropie prea mult de ea. Acest proces încălzește stelele, determinându-le să emită semnale cu raze X detectabile de telescoape. Uneori, găurile negre scuipă, de asemenea, explozii gigantice de particule încărcate, care este, din nou, detectabil de instrumentele noastre.
Oamenii de știință, de asemenea, studiază uneori mișcarea obiectelor - dacă par a fi trase ciudat, o gaură neagră ar putea fi vinovatul.
Ce vedem în imagine?
Găurile negre ele însele emit prea puține radiații pentru a fi detectate, dar așa cum a prezis Einstein, se poate vedea conturul unei găuri negre și orizontul ei de eveniment - limita dincolo de care lumina nu poate scăpa.
Se pare că este adevărat. Cercul întunecat din mijloc este „umbra” găurii negre care este dezvăluită de gazul strălucitor care se află la orizontul de eveniment din jurul său. (Tragerea gravitațională extremă a găurii negre supraîncălzește gazul, determinând-o să emită radiații sau „strălucire”). Dar gazul din orizontul evenimentului nu este chiar portocaliu - mai degrabă astronomii implicați în proiect au ales să coloreze semnalele de unde radio cu portocaliu pentru a descrie cât de luminoase sunt emisiile.
Tonurile de galben reprezintă emisiile cele mai intense, în timp ce roșul prezintă o intensitate mai mică, iar negrul reprezintă emisii reduse sau deloc. În spectrul vizibil, culoarea emisiilor ar fi probabil văzută cu ochiul liber ca albă, poate ușor nuanțată cu albastru sau roșu.
Puteți citi mai multe în acest articol Live Science.
De ce imaginea este încețoșată?
Cu tehnologia actuală, aceasta este cea mai înaltă rezoluție realizabilă. Rezoluția Telescopului Orizontului Evenimentului este de aproximativ 20 de micro-secunde. (Un microarcsecond este aproximativ de dimensiunea unei perioade la sfârșitul unei propoziții, dacă o privești de pe Pământ, iar perioada respectivă se afla într-un prospect lăsat pe lună, potrivit Journal of the Amateur Astronomers Association of New York.)
Dacă faceți o fotografie obișnuită care conține milioane de pixeli, aruncați-o de câteva mii de ori și neteziți-o, veți vedea aproximativ aceeași rezoluție ca cea din imaginea cu gaura neagră, potrivit lui Geoffrey Crew, vicepreședintele Telescop Orizont Eveniment. Dar, având în vedere că își imaginează o gaură neagră aflată la 55 de milioane de ani-lumină distanță, este incredibil de impresionant.
De ce inelul are o formă atât de neregulată?
Oamenii de știință nu știu încă. "Întrebare bună și la care sperăm să răspundem în viitor", a spus Crew. "Pentru moment, este ceea ce ne-a arătat M87."
Cum au surprins oamenii de știință această imagine?
Peste 200 de astronomi din întreaga lume au făcut măsurătorile folosind opt telescoape radio-sol la sol, cunoscute colectiv ca Telescopul Orizontului Evenimentelor (EHT). Aceste telescoape sunt de obicei amplasate în situri de mare altitudine, precum vulcani din Hawaii și Mexic, munți din Arizona și Sierra Nevada spaniolă, deșertul Atacama și Antarctica, potrivit unui comunicat al Fundației Naționale a Științei.
În aprilie 2017, astronomii au sincronizat toate telescoapele pentru a lua măsurători ale undelor radio emise de la orizontul de eveniment al găurii negre, toate în același timp. Sincronizarea telescoapelor era asemănătoare cu crearea unui telescop de dimensiunea Pământului, cu o rezoluție impresionantă de 20 de micro-secunde - suficient pentru a citi un ziar în mâinile unui New Yorker până la o cafenea din Paris, potrivit declarației. (În comparație, gaura neagră pe care au imaginat-o este de aproximativ 42 de micro-secunde).
Au luat apoi toate aceste măsurători brute, le-au analizat și le-au combinat în imaginea pe care o vedeți.
De ce oamenii de știință au măsurat undele radio mai degrabă decât lumina vizibilă pentru a surprinde imaginea?
Aceștia ar putea obține o rezoluție mai bună folosind unde radio decât dacă ar folosi lumina vizibilă. „Undele radio oferă în prezent cea mai înaltă rezoluție unghiulară a oricărei tehnici în prezent”, a spus Crew. Rezoluția unghiulară se referă la cât de bine (cel mai mic unghi) un telescop poate discerne între două obiecte separate.
Este aceasta o fotografie reală?
Nu, nu în sensul tradițional. "Este dificil să faci o imagine cu unde radio", a spus Crew. Oamenii de știință ai misiunii au măsurat undele radio emise din orizontul evenimentului găurii negre și apoi au procesat informațiile respective cu un computer pentru a face imaginea pe care o vedeți.
Această imagine demonstrează încă o dată teoria relativității lui Einstein?
Da. Teoria relativității a lui Einstein a prezis că există găuri negre și că au orizonturi de evenimente. Ecuațiile prezic, de asemenea, că orizontul de eveniment ar trebui să fie oarecum circular și dimensiunea ar trebui să fie direct legată de masa găurii negre.
Iată și iată: un orizont de eveniment oarecum circular și masa inferioară a găurii negre se potrivește cu estimările la care ar trebui să se bazeze pe mișcarea stelelor mai îndepărtate de ea.
Puteți citi mai multe pe Space.com.
De ce nu au capturat o imagine a propriei noastre gauri negre a galaxiei, în schimb au ales una departe.
M87 a fost primul cercetător cu găuri negre măsurat, astfel încât au analizat pentru prima dată acest lucru, a declarat Shep Doeleman, directorul evenimentului Orizontului Telescopului în timpul unei conferințe de presă. Dar a fost, de asemenea, unul mai ușor de imaginat în comparație cu Săgetătorul A *, care se află în centrul galaxiei noastre, a adăugat el. Asta pentru că este atât de departe încât nu se „mișcă” prea mult pe parcursul unei seri de luare a măsurătorilor. Săgetătorul A * este mult mai aproape, deci nu este la fel de „fix” pe cer. În orice caz, „suntem foarte încântați să lucrăm la Sag A *”, a spus Doeleman. "Nu promitem nimic, dar sperăm să obținem asta foarte curând."
