10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Idea lubang hitam bermula sejak 1783 apabila seorang saintis Cambridge John Michell menyedari bahawa objek cukup besar dalam ruang yang agak kecil boleh menarik lebih ringan, tidak membiarkan dia pergi. Selepas lebih daripada satu abad, Karl Schwarzschild mendapati satu penyelesaian yang tepat untuk kerelatifan am Einstein, yang meramalkan keputusan yang sama: lubang hitam. Sebagai Mitchell dan Schwarzschild meramalkan hubungan yang jelas antara ufuk peristiwa, atau jejari kawasan dari mana cahaya tidak dapat melarikan diri, dan jisim lubang hitam.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Ia tidak boleh mendaftar untuk 103 tahun selepas ramalan Schwarzschild. Hanya April 10, 2019 Para saintis telah menemui gambar pernah pertama ufuk acara itu. teori Einstein telah bekerja lagi, seperti biasa.

Walaupun kita sudah tahu tentang lubang hitam hampir semua yang, walaupun sebelum tembakan pertama ufuk acara itu, ia banyak berubah dan dijelaskan. Kami mempunyai banyak soalan yang kini mempunyai jawapan.

Dengan cara ini, di sini adalah 10 fakta mengenai lubang hitam, yang semua orang perlu tahu.

April 10, 2019 Kerjasama Event Horizon Teleskop diperkenalkan pukulan yang berjaya pertama ufuk acara bagi lubang hitam. Ini lubang hitam terletak di galaksi Messier 87: galaksi yang terbesar dan paling besar di gugusan tempatan galaksi. Diameter sudut ufuk acara 42 mikro-arc-saat. Ini bermakna bahawa untuk meliputi seluruh langit, anda perlu 23 quadrillion lubang hitam yang sama saiz.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Pada jarak 55 juta tahun cahaya, jisim anggaran lubang ini hitam di 6, 5 bilion kali matahari itu. Secara fizikal, ini sepadan dengan saiz yang melebihi saiz orbit Pluto mengelilingi matahari. Jika lubang hitam tidak, cahaya akan mengambil kira-kira sehari untuk mendapatkan melalui diameter ufuk acara itu. Dan hanya kerana:

  • dalam menyelesaikan acara ufuk teleskop adalah kapasiti yang mencukupi untuk melihat lubang hitam ini
  • Black Hole kuat mengeluarkan gelombang radio
  • yang sangat sedikit pada latar belakang radiasi gelombang mikro untuk mengelakkan isyarat

kita dapat membina pukulan yang pertama. Dari mana kita sekarang telah belajar sepuluh pelajaran dalam.

Kami lebih mengetahui apa yang kelihatan seperti lubang hitam. Apa yang akan datang?

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Ia adalah lubang hitam benar, seperti yang diramalkan oleh kerelatifan am. Jika anda pernah melihat satu artikel dengan tajuk "ahli teori dengan selamat mengatakan bahawa lubang hitam tidak wujud" atau "teori baru ini graviti boleh bertukar Einstein", anda boleh meneka bahawa ahli fizik tidak mempunyai masalah datang dengan teori alternatif. Walaupun fakta bahawa kerelatifan am telah lulus semua ujian, kita tertakluk kepadanya, kekurangan sambungan, penggantian atau alternatif yang mungkin ahli fizik di sana.

Dan melihat lubang hitam menghapuskan sebilangan besar daripada mereka. Sekarang kita tahu bahawa ini adalah lubang hitam, bukan lubang ulat. Kita tahu bahawa ufuk acara itu ada dan ia tidak telanjang ketunggalan. Kita tahu bahawa ufuk acara - ini bukanlah satu permukaan yang keras, kerana infalling perkara hendaklah mengeluarkan suatu tandatangan inframerah. Dan pemerhatian ini sesuai dengan teori umum relativiti.

Walau bagaimanapun, pemerhatian ini tidak mengatakan apa-apa mengenai perkara itu gelap, teori paling diubahsuai graviti, graviti kuantum, atau yang tersembunyi di sebalik ufuk acara. Idea-idea ini berada di luar pemerhatian EHT.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

dinamik graviti bintang memberikan anggaran yang baik untuk jisim lubang hitam; pemantauan gas - tidak. Sebelum imej pertama dalam lubang hitam, kami mempunyai beberapa cara yang berbeza untuk mengukur jisim lubang hitam. Kami sama ada boleh menggunakan pengukuran bintang - seperti orbit individu bintang berhampiran lubang hitam di galaksi atau penyerapan garis kita sendiri bintang dalam M87 - yang memberikan kami jisim graviti, atau pelepasan gas yang bergerak di sekeliling lubang hitam pusat.

Bagi galaksi kita, dan juga untuk M87, kedua-dua anggaran sangat berbeza: skor graviti adalah 50-90% lebih tinggi daripada gas. Untuk M87 ukuran gas telah menunjukkan bahawa jisim lubang hitam adalah 3, 5 bilion matahari, dan ukuran graviti telah dekat kepada 6, 2 -. 6, 6 bilion, tetapi keputusan EHT menunjukkan bahawa lubang hitam adalah 6, 5 bilion jisim suria, yang bermaksud dinamik graviti - satu petanda yang sangat baik daripada orang ramai lubang hitam, tetapi penemuan syif gas ke arah nilai-nilai yang lebih rendah. Ini adalah satu peluang yang baik untuk memikirkan semula andaian kita tentang gas orbit fizik alam semesta.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Perlu berputar lubang hitam, dan paksinya mata putaran dari bumi. ufuk acara pemerhatian melalui pancaran radio di sekitarnya, jet berskala besar dan pancaran radio dilanjutkan diukur dengan balai cerap lain, EHT telah menetapkan bahawa ia adalah satu lubang hitam Kerr (berputar), dan bukannya Schwarzschild (tidak berputar).

Tidak ciri-ciri tunggal mudah dengan lubang hitam, kita dapat belajar untuk menentukan sifat ini. Sebaliknya, kita perlu membina model lubang hitam dan bahan yang di luar, dan kemudian untuk membangunkan mereka, untuk memahami apa yang berlaku. Apabila anda mencari untuk isyarat yang mungkin boleh berlaku, anda mempunyai keupayaan untuk menyekat mereka supaya mereka adalah konsisten dengan keputusan anda. Ini lubang hitam mesti diputar, dan paksi putaran menunjukkan kira-kira 17 darjah Bumi.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Kami tidak dapat menentukan dengan pasti bahawa lubang hitam adalah bahan yang sepadan dengan cakera pertambahan dan sungai. Kita sudah tahu bahawa M87 adalah Jet - optik pemerhatian - dan bahawa ia juga mengeluarkan dalam gelombang radio dan X-ray. Ini jenis radiasi bukan sahaja akan dapat daripada bintang atau foton memerlukan bahan, serta elektron. Hanya bersurai elektron dalam medan magnet boleh mendapat pelepasan radio ciri, yang telah kami lihat: radiasi sinkrotron itu.

Dan ia juga diperlukan jumlah yang luar biasa kerja pada model. Berpusing pelbagai parameter semua model mungkin, anda akan tahu bahawa pemerhatian ini bukan sahaja memerlukan aliran pertambahan radiorezultatov untuk menjelaskan, tetapi tidak semestinya meramalkan keputusan-tolok - seperti X-ray. Pemerhatian yang paling penting dibuat bukan sahaja EHT, tetapi balai cerap lain seperti X-ray teleskop "Chandra". aliran pertambahan mesti dipanaskan, seperti yang dibuktikan oleh spektrum sinaran magnet M87, mengikut elektron mempercepatkan kerelatifan dalam medan magnet.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

cincin yang boleh dilihat menunjukkan kuasa graviti dan Lensing graviti sekitar lubang hitam pusat; dan sekali lagi lulus ujian relativiti umum. cincin ini berada dalam frekuensi radio yang tidak sesuai dengan ufuk acara itu dan tidak memenuhi zarah cincin berputar. Dan ia juga tidak orbit bulat yang paling stabil dalam lubang hitam. Tidak, terdapat cincin sfera graviti foton lensed yang laluan yang bengkok oleh graviti lubang hitam dalam perjalanan ke mata kita.

cahaya ini adalah bengkok dalam skop yang besar, daripada yang dijangkakan jika graviti tidak begitu kuat. Menurut Kerjasama Event Horizon Teleskop: "Kami mendapati bahawa lebih daripada 50% daripada jumlah aliran dalam saat lengkok pas berhampiran kaki langit dan bahawa radiasi ini amat dikurangkan apabila melanda di kawasan ini sebanyak 10 kali, yang merupakan bukti langsung bayangan yang diramalkan daripada lubang hitam."

teori umum Einstein relativiti sekali lagi terbukti benar.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Lubang hitam - fenomena dinamik, pelepasan mereka berbeza dengan masa. Dengan besar-besaran 6, 5 bilion matahari, cahaya akan memerlukan kira-kira sehari untuk mengatasi ufuk acara bagi lubang hitam. Ini secara kasar menetapkan tempoh masa di mana kita boleh menjangka untuk melihat perubahan dan turun naik sinaran diperhatikan EHT.

Walaupun pemerhatian, yang berlangsung beberapa hari, telah membolehkan kami untuk mengesahkan bahawa corak sinaran yang dipancarkan berubah dari masa ke masa, seperti yang dijangkakan. Data untuk 2017 termasuk empat malam pemerhatian. Walaupun melihat empat imej, anda visual boleh melihat bahawa kedua-dua pertama mempunyai ciri-ciri yang sama, dan dua lepas juga, tetapi terdapat perbezaan yang ketara antara yang pertama dan yang terakhir. Dalam erti kata lain, sifat-sifat sinaran lubang hitam dalam M87 adalah benar-benar berubah mengikut masa.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

EHT masa depan mendedahkan asal fizikal lubang hitam suar. Kita telah melihat bagaimana sinar-X, dan dalam radio, bahawa lubang hitam di tengah-tengah kita sendiri Milky Way mengeluarkan pecah pendek radiasi. Walaupun imej yang pertama diwakili oleh lubang hitam yang ditemui di M87 objek supermassive, lubang hitam dalam galaksi kita - Sagittarius A * - akan sama seperti yang besar, hanya perubahan akan lebih cepat.

Berbanding dengan jisim M87 - 6, 5 bilion jisim suria - jisim Sagittarius A * untuk menjadi hanya 4 juta jisim suria 0, 06% dari yang pertama. Ini bermakna bahawa turun naik akan berlaku tidak mempunyai pada siang hari, dan bagi walaupun satu minit. Mempunyai lubang hitam akan berubah dengan cepat, dan apabila akan ada flash, kita akan dapat mendedahkan sifatnya. Sebagai wabak dikaitkan dengan gambar suhu dan radio kilauan yang kita lihat? Adakah penyambungan semula magnetik sebagai ejections massa korona di Sun kami? Terdapat kerosakan dalam aliran pertambahan? Sagittarius A * suar setiap hari, jadi kami akan dapat menghubungkan semua isyarat yang diperlukan untuk acara ini. Jika model dan pemerhatian kami akan menjadi baik kerana mereka adalah bagi M87, kita akan dapat menentukan apa yang mendorong acara-acara ini dan mungkin juga belajar yang jatuh ke dalam lubang hitam, mewujudkan mereka.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Akan ada data polarisasi yang mendedahkan sama ada lubang hitam mempunyai medan magnet mereka sendiri. Walaupun kita kita pasti gembira melihat pukulan pertama ufuk acara bagi lubang hitam, ia adalah penting untuk memahami apa yang tidak lama lagi akan menjadi gambar yang sangat unik: polarisasi cahaya yang berpunca daripada lubang hitam. Oleh kerana sifat elektromagnet cahaya, interaksinya dengan medan magnet akan mencetak polarisasi tanda tangan khas di atasnya, yang membolehkan kita untuk membina semula medan magnet dalam lubang hitam, serta bagaimana ia berubah dari masa ke masa.

Kita tahu bahawa bahan itu di luar ufuk acara itu, yang pada dasarnya bergerak zarah bercas (seperti elektron) menjana bidang sendiri magnet. Model menunjukkan bahawa garisan medan boleh sama ada kekal dalam aliran pertambahan atau melalui ufuk acara, membentuk sejenis "anchor" dalam lubang hitam. Terdapat sambungan antara medan magnet, pertambahan dan pertumbuhan lubang hitam dan jet. Tanpa bidang ini penting dalam aliran pertambahan tidak boleh kehilangan momentum sudut dan jatuh ke dalam ufuk acara itu.

data polarisasi melalui kuasa pengimejan polarimetric, memberitahu kita mengenainya. Data yang kami sudah mempunyai: kiri untuk melaksanakan analisis lengkap.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Improvements Acara Horizon Teleskop menunjukkan kehadiran lubang hitam yang lain dekat dengan pusat galaksi. Apabila planet berputar mengelilingi matahari, ia tidak hanya hakikat bahawa matahari mempunyai kesan graviti di planet ini. Sentiasa ada tindak balas yang sama dan berlawanan: planet yang memberi kesan kepada matahari. Begitu juga, apabila suatu objek mengelilingi lubang hitam, ia juga mempunyai tekanan graviti di lubang hitam. Di hadapan satu set ramai berhampiran pusat galaksi - dan, dalam teori, selagi set lubang hitam tidak dapat dilihat - lubang hitam tengah literal perlu bergerak menghormati tempatnya, ditarik selain oleh gerakan Brownian badan sekitar.

Kerumitan ukuran hari ini adalah bahawa anda perlu titik rujukan untuk menentukur kedudukan anda berbanding dengan lokasi lubang hitam. untuk mengukur apa-apa teknik bermakna bahawa anda melihat calibrator, kemudian sumber itu, sekali lagi pada calibrator kembali ke sumber, dan sebagainya. Pada pendapat ini adalah perlu untuk bergerak dengan cepat. Malangnya, suasana berubah dengan pesat, dan 1 lot kedua boleh berubah, jadi anda hanya tidak mempunyai masa untuk membandingkan dua objek. Dalam mana-mana kes, tidak dengan teknologi moden.

Tetapi teknologi dalam bidang ini sedang membangunkan sangat cepat. Alat-alat yang digunakan pada EHT, mengharapkan kemas kini dan mungkin dapat mencapai kelajuan yang diperlukan daripada 2020-an pertengahan. Teka-teki ini boleh diselesaikan menjelang akhir dekad akan datang, terima kasih kepada peningkatan instrumen.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Akhirnya, Acara Horizon Teleskop akhirnya melihat ratus lubang hitam. Untuk membuka lubang hitam, ia adalah perlu untuk resolusi kuasa teleskop mudah adalah lebih baik (iaitu, dengan izin tinggi) daripada saiz objek yang anda cari. Kini EHT hanya boleh membuat tiga lubang yang terkenal hitam dalam alam semesta dengan diameter yang cukup besar: Sagittarius A *, pusat M87, pusat galaksi NGC 1277 itu. Tetapi kita boleh meningkatkan kuasa mata dengan saiz Event Horizon teleskop Bumi, jika teleskop pelancaran ke orbit. Secara teori, ini adalah teknikal dilaksanakan. Meningkatkan bilangan teleskop, dan meningkatkan bilangan kekerapan pemerhatian, dan pada resolusi yang sama.

10 fakta saintifik, yang telah dipelajari daripada gambar-gambar yang pertama dalam lubang hitam

Selepas membuat penambahbaikan yang perlu, dan bukannya 2-3 galaksi kita boleh mencari beratus-ratus lubang hitam atau lebih. album foto dengan lubang hitam pada masa akan datang kelihatan cerah.

projek Event Horizon Telescope adalah mahal, tetapi ia telah berhasil. Hari ini kita hidup dalam era astronomi, lubang hitam, dan akhirnya dapat melihat bangsa itu secara langsung. Ini adalah hanya permulaan. Melanggan saluran kami di telegram untuk menerima semua berita dari depan tidak dapat dilihat.