Pred tremi leti je znanstvena skupnost Event Horizon Telescope (EHT) presenetila svet s prvo fotografijo črne luknje, ujete v sosednji galaksiji M87. Zdaj je ista ekipa prvič pokazala neposredne vizualne dokaze s prvo sliko črne luknje v naši galaksiji, z uporabo opazovanj iz svetovne mreže radijskih teleskopov.
V tem članku vam bomo povedali, kako je nastala slika črne luknje v naši galaksiji in kakšne posledice ima.
Posnemite sliko črne luknje v naši galaksiji
To je Strelec A*, zelo spremenljiv vir sevanja, ki se nenehno spreminja. Znanstveniki že leta uporabljajo algoritme za rekonstrukcijo njegovega razvoja skozi čas, kot da bi bil "film", vendar zdaj jim je uspelo in so upodobili svoje fotografije.
Poleg niza dokumentov, objavljenih v posebni izdaji The Astrophysical Journal Letters, je skupina za sodelovanje Event Horizon Telescope (EHT) danes predstavila mejnik na vrsti sočasnih mednarodnih tiskonskih konferenc po vsem svetu.
"To je prva slika Strelca A*, supermasivne črne luknje v središču Rimske ceste, ki je 4 milijone krat masivnejši od Sonca. Zagotavljamo prve neposredne vizualne dokaze o njihovem obstoju,« je povedala Sara Issaoun, Harvardska astrofizika in raziskovalna sodelavka centra, ki je govorila na sedežu Evropskega južnega observatorija (ESO) v Münchnu v Nemčiji.
Rezultati so zagotovili prepričljive dokaze, da je bil objekt črna luknja, in zagotovili dragocene namige o delovanju teh velikanskih zvezd, za katere naj bi ležale v središču večine galaksij.
Po mnenju več kot 300 znanstvenikov iz 80 centrov, ki sodelujejo pri odkritju, velikanska luknja "tehta" približno 4 milijone sončnih mas v regiji, ki ni večja od našega sončnega sistema, 27.000 svetlobnih let od našega planeta. Z naše perspektive je velikosti krofa na luni na nebu.
prvi vizualni dokaz
Slika je dolgo pričakovan pogled na masivni objekt v središču naše galaksije. Znanstveniki so videli zvezde, ki krožijo okoli nekaterih zelo velikih, kompaktnih, nevidnih objektov v središču Rimske ceste. To močno nakazuje, da je nebesno telo Sadge A* črna luknja.
Čeprav same črne luknje ne vidimo, ker je popolnoma temna, žareči plin, ki jo obdaja, razkriva posebnost: temno osrednje območje (imenovano senca), obdano s svetlo obročasto strukturo. Nov pogled zajame svetlobo, ki jo ukrivlja močna gravitacija črne luknje.
"Bili smo presenečeni, da se velikost obroča tako dobro ujema z napovedmi Einsteinove splošne teorije relativnosti," je dejal Geoffrey Bower, glavni znanstvenik projekta EHT na Inštitutu za astronomijo in astrofiziko, Academia Sinica, Taipei. "Ta opazovanja brez primere močno izboljšajo naše razumevanje tega, kar se dogaja v središču naše galaksije in nudijo nov vpogled v to, kako velikanske črne luknje vplivajo na svoje okolje".
Opazovanje tako oddaljenega predmeta bi zahtevalo teleskop velikosti Zemlje, čeprav virtualno ali enakovredno, in to lahko doseže EHT. Sestavljen je iz osmih radijskih teleskopov, ki se nahajajo v Čilu, ZDA, Mehiki, Španiji in na Južnem tečaju. V ZDA, ki ga upravlja Evropski južni observatorij (ESO) in drugi mednarodni partnerji v puščavi Atacama v Čilu, v Evropi izstopa Inštitut za milimetrično radijsko astronomijo (IRAM) v Sierra Nevadi (Granada).
EHT je opazoval Strelca A* več zaporednih noči in ure in ure zbiral podatke, podobno kot pri uporabi dolge osvetlitve na fotoaparatu. Med radijskimi teleskopi, ki sestavljajo EHT, je antena IRAM Dolžina 30 metrov je imela ključno vlogo pri opazovanjih, kar omogoča pridobitev prvih slik.
S tehniko, imenovano zelo dolga referenčna interferometrija (VLBI, ki uporablja matematične operacije namesto leč), so bili signali vseh radijskih teleskopov združeni in njihovi podatki obdelani z algoritmi in superračunalniki, da se rekonstruira najboljša možna slika.
Thalia Traianou, raziskovalka na Andaluzijskem inštitutu za astrofiziko (IAA-CSIC), dodaja: "Tehnologija nam bo omogočila pridobivanje novih podob črnih lukenj in celo filmov."
Dve podobni črni luknji
Glede slike črne luknje v galaksiji M87, posnete leta 2019, se znanstveniki strinjajo, da sta si črni luknji videti zelo podobni, čeprav je črna luknja v naši galaksiji je več kot 1000-krat manjši in manj masiven od M87*, ki je oddaljen 55 milijonov svetlobnih let. Zvezda velikanka ima maso 6.500 milijarde sonc in premer 9.000 milijard kilometrov, kar pomeni, da bo vanj vstopil sončni sistem do Neptuna.
"Imamo dve popolnoma različni vrsti galaksij in dve zelo različni masi črnih lukenj, a blizu robov teh črnih lukenj sta videti presenetljivo podobni," je povedala Sera Markoff, sopredsednica znanstvenega odbora EHT in profesorica teoretične astrofizike. na univerzi v Amsterdamu. To nam pove, da splošna teorija relativnosti ureja te predmete od blizu in da so vse razlike, ki jih vidimo dlje, posledica razlik v materiji, ki obdaja črno luknjo. »
Takole za SMC Španija razlaga Roberto Emparan, teoretični fizik in profesor ICREA na Inštitutu za kozmologijo univerze v Barceloni: "Trenutno lahko rečemo, da je podobnost med podobo M87* iz leta 2019 in trenutna slika prihaja iz SgrA *, ki kaže, da ne glede na velikost črne luknje, okolje, ki je najbližje črni luknji, je zelo podobno. Prihodnja opazovanja nam bodo povedala več o lastnostih snovi, ki obdaja črno luknjo, in morda bomo lahko ugotovili, ali je predmet res tisto, kar je napovedala Einsteinova teorija, ali bolj eksotičen 'slepljenec' ali 'kopikat'."
Gonzalo J. Olmo, profesor Oddelka za teoretično fiziko in IFIC hibridnega centra Univerze v Valencii in CSIC, in Diego Rubiera-García, raziskovalec talentov na Oddelku za teoretično fiziko Univerze Complutense v Madridu, sovpadata. "Čeprav je ta predmet tisočkrat večji od objektov, ki jih danes opazujemo v Rimski cesti, njegova podobnost z našo 'malo' črno luknjo kaže na splošnost fizike, ki te objekte opisuje," poudarjajo za SMC Spain.
Vendar so današnji rezultati veliko težji od M87*, čeprav je Strelec A* bližje. Ekipa je morala razviti sofisticirana nova orodja za razlago gibanja plina okoli Sgr A*. Medtem ko je M87* enostavnejši in stabilnejši objektiv, so skoraj vse slike videti enake, Sgr A* pa ne.
"Plin v bližini črne luknje se giblje z enako hitrostjo, skoraj tako hitro kot svetloba, v bližini Strelca A* in M87*," je pojasnil znanstvenik EHT Chi-kwan Chan iz Steward Observatory in Oddelka za astronomijo in podatke na Univerzi v Arizona, medtem ko plin traja nekaj dni do tednov, da obkroži večji M87*, veliko manjši Strelec A* opravi orbito v minutah."
"To pomeni, da se svetlost in vzorec plina okoli Strelca A* hitro spreminjata, saj EHT sodeluje pri opazovanju: to je kot da bi poskušali dobiti jasno sliko mladička, ki hitro lovi repje nadaljeval.
Slika črne luknje Sgr A* je povprečje različnih slik, ki jih je ekipa izluščila in končno prvič razkrije velikansko zvezdo v središču Rimske ceste.
Upam, da boste s temi informacijami lahko izvedeli več o slikah, posnetih črne luknje v naši galaksiji.