https://frosthead.com

Οι επιστήμονες προσδιορίζουν την άκρη μιας μαζικής μαύρης τρύπας για πρώτη φορά

Ένα από τα τρία τηλεσκόπια για να παρέχει πρωτοποριακά δεδομένα σε μια μακρινή μαύρη τρύπα, το James Clerk Maxwell Telescope βρίσκεται στην κορυφή της Mauna Kea στη Χαβάη. Φωτογραφία του Nik Szymanek

Το σημείο μη επιστροφής έχει βρεθεί επιτέλους. Πενήντα εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, στην καρδιά του γαλαξία Messier 87, μια μαύρη τρύπα που είναι έξι δισεκατομμύρια φορές πιο μαζική από τον Ήλιο έχει δώσει στους επιστήμονες την πρώτη μέτρηση αυτού που ονομάζεται «ορίζοντας γεγονότος», πέρα από το οποίο η ύλη χάνεται για πάντα στη μαύρη τρύπα.

"Μόλις τα αντικείμενα πέσουν στον ορίζοντα συμβάντων, χάνονται για πάντα", λέει ο Shep Doeleman, ερευνητικός συνεργάτης του Κέντρου Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμινσόνιαν και κύριος συγγραφέας στο έγγραφο που δημοσιεύθηκε στο Science Express.

Οι μαύρες τρύπες είναι τα πιο πυκνά αντικείμενα στο σύμπαν. "Υπάρχει τόσο έντονη βαρύτητα εκεί που δεν είναι μόνο η ύλη που μπορεί να διασχίσει τον ορίζοντα της εκδήλωσης και να αναρροφηθεί στη μαύρη τρύπα, αλλά και ένα φωτόνιο φωτός", λέει ο συν-συγγραφέας Jonathan Weintroub, επίσης στο Κέντρο Χάρβαρντ-Σμινσόνιαν για την Αστροφυσική. "Υπάρχει ένα παράδοξο που ισχυρίζεται ότι έχουμε μετρήσει μια μαύρη τρύπα, επειδή οι μαύρες τρύπες είναι μαύρες. Μετρούμε το φως ή, στην περίπτωσή μας, ακτινοβολεί "από την μαύρη τρύπα, όχι από την ίδια τη μαύρη τρύπα.

Η εν λόγω μαύρη τρύπα είναι μία από τις δύο μεγαλύτερες στον ουρανό, σύμφωνα με ένα έγγραφο του Σεπτεμβρίου 2011 με τίτλο "Το μέγεθος της περιοχής εκτοξευόμενου αεριωθούμενου αεροσκάφους στο M87", στο οποίο περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο μπορούν να ληφθούν οι μετρήσεις του ορίζοντα γεγονότος.

Περιγράφοντας το χαρτί, το "Jet-Launching Structure Resolved Near the Supermassive Black Hole στο M87", αυτά τα αεριωθούμενα αεροπλάνα αποτελούνται από "ρεαλιστικά σωματίδια που μπορούν να επεκταθούν για εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός, παρέχοντας έναν σημαντικό μηχανισμό για την αναδιανομή της ύλης και της ενέργειας σε μεγάλες κλίμακες που επηρεάζουν τη γαλαξιακή εξέλιξη. "Image από τη NASA και την ομάδα Hubble Heritage STScI / AURA

Πέραν του ότι είναι φανταστικά, οι μαύρες τρύπες είναι επίσης χρήσιμοι στόχοι για τη μελέτη, εξηγεί ο Weintroub, ιδιαίτερα το δέκα τοις εκατό που εκθέτει ό, τι είναι γνωστό ως αεριωθούμενα αεροσκάφη ή οι εκρήξεις ύλης που εκπέμπουν φως μετατρέπονται σε ενέργεια καθώς οι μάζες προσεγγίζουν τον ορίζοντα συμβάντος . Υποστηριζόμενοι από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, αυτά τα αεριωθούμενα αεροσκάφη παρείχαν στην ομάδα της Weintroub η ακτινοβολία που έπρεπε να κάνει τις μετρήσεις της.

Χρησιμοποιώντας τα συνδυασμένα δεδομένα από ραδιοτηλεσκόπια στη Χαβάη, την Αριζόνα και την Καλιφόρνια, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα "εικονικό" τηλεσκόπιο ικανό να συλλαμβάνει 2.000 φορές περισσότερες λεπτομέρειες από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Σε αυτό το επίπεδο λεπτομέρειας, οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουν αυτό που είναι γνωστό ως η "εσωτερική σταθερή κυκλική τροχιά" της ύλης έξω από τη μαύρη τρύπα καθώς και ο ορίζοντας συμβάντος του M87. Εάν ο ορίζοντας συμβάντος είναι η πόρτα σε μια μαύρη τρύπα, τότε η πιο εσωτερική σταθερή κυκλική τροχιά είναι σαν τη βεράντα. μετά από αυτό το σημείο, τα σώματα θα αρχίσουν να σπείρουν προς τον ορίζοντα της εκδήλωσης.

"Ελπίζουμε να προσθέσουμε περισσότερα τηλεσκόπια", λέει ο Weintroub. "Αυτό είναι πραγματικά αυτό που πρέπει να κάνουμε για να αρχίσουμε να φτιάχνουμε νέες εικόνες και να καταλάβουμε ποια είναι η κόλαση στη βάση του τζετ".

Ως σημείο διασαφήνισης για το τι έχει κάνει στην πραγματικότητα η ομάδα, ο Weintroub λέει: "Έχω δει τίτλους λέγοντας ότι κάναμε μια εικόνα της μαύρης τρύπας - δεν κάναμε στην πραγματικότητα εικόνα για τίποτα και αν κάναμε μια εικόνα, θα ήταν το μοτίβο της ακτινοβολίας στην άμεση γειτονιά της μαύρης τρύπας, επειδή η μαύρη τρύπα είναι μαύρη. "

Ενώ η εμφάνιση των μαύρων τρυπών μπορεί να είναι απλή στην περιγραφή (είναι μαύρη), η συμπεριφορά τους γίνεται σύντομα παράξενη και αυτή είναι ακριβώς η σπινθηροβόλη υπόσχεση που περιμένει στον ορίζοντα της εκδήλωσης.

"Οι μαύρες τρύπες είναι ενδιαφέρουσες", λέει ο Weintroub, "επειδή ένα από τα πράγματα που ο Αϊνστάιν προβλέπει με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας είναι ότι η ακτινοβολία στρέφει το φως." Στην πραγματικότητα, συνεχίζει ο Weintroub, ο Αϊνστάιν υποτίθεται ότι η βαρύτητα μαζικών αντικειμένων ) κάμπτει πραγματικά τον χώρο μέσα από τον οποίο ταξιδεύει το φως.

Όπως το βάζει ο Weintroub, "Η βαρύτητα στρέφει τον ίδιο τον ιστό του χώρου και η έντονη βαρύτητα στρέφει έντονα το χώρο του χώρου".

Καθώς το εικονικό τηλεσκόπιο επεκτείνεται σε άλλες τοποθεσίες στη Χιλή, την Ευρώπη, το Μεξικό, τη Γροιλανδία και το Νότιο Πόλο, ο Weintroub λέει ότι θα είναι σε θέση να δημιουργήσει όλο και πιο λεπτομερείς εικόνες μέσα σε περίπου πέντε χρόνια. «Όταν αρχίζουμε να φτιάχνουμε εικόνες», λέει, «θα είμαστε σε θέση να δούμε αν η ακτινοβολία που δέχεται μια μαύρη τρύπα είναι« φακοειδής »ή« λυγισμένη », όπως προέβλεψε ο Αϊνστάιν.

Εν τω μεταξύ, εδώ στον Γαλαξία, τα πράγματα είναι εξίσου συναρπαστικά για διάφορους λόγους. Αν και η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας είναι αυτό που ο Weintroub αποκαλεί "ήσυχο" και στερείται τζετ, αυτό το Σεπτέμβριο οι ερευνητές του Κέντρου Αστροφυσικής του Χάρβαρντ Σμινσόνιαν ανακάλυψαν ένα νέφος αερίου με δυνατότητες σχηματισμού πλανητών που κατευθύνονται προς τη μαύρη τρύπα του Γαλαξία.

Οι επιστήμονες προσδιορίζουν την άκρη μιας μαζικής μαύρης τρύπας για πρώτη φορά