Актуализирано на 11 април от 16:40 ч. ЕТ.
Вчера Земляни за първи път погледнаха върху действителен образ на черна дупка - превръщайки това, което живее само в нашите колективни въображения, в конкретна реалност.
На изображението е изобразен оранжев тонизиран пръстен с кръг, обикалящ тъмната сянка на черна дупка, която издига материя на разстояние 55 милиона светлинни години в центъра на галактика, известна като Дева А (Месиер 87).
Този замъглян първи поглед е достатъчен, за да потвърди, че теорията на относителността на Айнщайн работи дори на границата на тази гигантска бездна - изключително място, където някои смятат, че уравненията му ще се разпаднат. Но този неуловим образ повдига много въпроси. Ето някои отговори на вашите въпроси.
Какво е черна дупка?
Черните дупки са изключително плътни предмети, от които нищо, дори и светлина, не може да избяга. Докато ядат материя наблизо, те нарастват в размер. Черните дупки обикновено се образуват, когато голяма звезда умира и се срути върху себе си.
Свръхмасивните черни дупки, които са милиони или милиарди пъти по-масивни от слънцето, се смята, че лежат в центъра на почти всяка галактика, включително нашата собствена. Нашите се наричат Стрелец А *.
Защо не сме виждали изображение на черна дупка преди?
Черните дупки, дори супермасивните, не са толкова големи. Например, да направите снимка на черната дупка в центъра на нашия Млечен път, който се смята, че е около 4 милиона пъти по-масивен от слънцето, би било като да направите снимка на DVD на повърхността на Луната, Димитриос Псалтис, астрофизик от университета в Аризона, каза пред Vox. Освен това черните дупки обикновено са завити от материал, който може да затъмни светлината около черната дупка, написаха те.
Преди това изображение как разбрахме, че съществуват черни дупки?
Теорията на относителността на Айнщайн първо предвижда, че когато умира масивна звезда, тя оставя след себе си плътно ядро. Ако това ядро беше над три пъти по-масивно от слънцето, неговите уравнения показаха, че силата на гравитацията създава черна дупка, според НАСА.
Но до вчера (10 април) учените не можаха да снимат или директно да наблюдават черни дупки. По-скоро те разчитаха на косвени доказателства - поведение или сигнали, идващи от други обекти в близост. Например, черна дупка засипва звезди, които се приближават твърде близо до нея. Този процес загрява звездите, причинявайки им да излъчват рентгенови сигнали, които се откриват от телескопи. Понякога черните дупки изплюват и гигантски изблици на заредени частици, което отново се открива от нашите инструменти.
Учените понякога изучават движението на обектите - ако те изглеждат странно извадени, виновникът може да бъде черна дупка.
Какво виждаме на изображението?
Самите черни дупки излъчват твърде малко радиация, за да бъдат открити, но както Айнщайн прогнозира, се вижда очертанието на черната дупка и нейният хоризонт на събитията - границата, отвъд която светлината не може да избяга.
Оказва се, това е вярно. Тъмният кръг в средата е "сянката" на черната дупка, която се разкрива от светещия газ, който седи на хоризонта на събитията около него. (Изключителното гравитационно дърпане на черната дупка прегрява газа, причинявайки му да излъчва радиация или да "свети"). Но газът в хоризонта на събитията всъщност не е оранжев - по-скоро астрономите, участващи в проекта, избраха да оцветят радиовълновите сигнали в оранжево, за да изобразят колко ярки са емисиите.
Жълтите тонове представляват най-интензивните емисии, докато червените изобразяват по-ниска интензивност, а черните - малко или никакви емисии. Във видимия спектър цветът на емисиите вероятно би се виждал с просто око като бял, може би леко опетнен със синьо или червено.
Можете да прочетете повече в тази статия на науката на живо.
Защо изображението е замъглено?
С настоящата технология това е най-високата разделителна способност. Разделителната способност на телескопа Event Horizon е около 20 микроарксекунди. (Една микроаркосекунда е за размера на период в края на изречението, ако го гледате от Земята и този период беше в листовка, останала на Луната, според списанието на Асоциацията на любителите астрономи от Ню Йорк.)
Ако направите обикновена снимка, която съдържа милиони пиксели, взривете я няколко хиляди пъти и я изгладете, ще видите приблизително същата резолюция, както се вижда на черната дупка, според Джефри Крю, заместник-председател на Телескоп за хоризонт на събитията Но като се има предвид, че те представят черна дупка на 55 милиона светлинни години, това е невероятно впечатляващо.
Защо пръстенът е с толкова неправилна форма?
Учените от мисията все още не знаят. "Добър въпрос и на който се надяваме да отговорим в бъдеще", каза Крю. "За момента това е, което ни показа M87."
Как учените заснеха този образ?
Над 200 астрономи по целия свят направиха измерванията, използвайки осем наземни радио телескопи, известни общо като телескоп Event Horizon (EHT). Тези телескопи обикновено са разположени на места с голяма надморска височина, като вулкани на Хаваите и Мексико, планини в Аризона и испанската Сиера Невада, пустинята Атакама и Антарктида, се казва в изявление на Националната научна фондация.
През април 2017 г. астрономите синхронизираха всички телескопи, за да направят измервания на радиовълни, излъчвани от хоризонта на събитията на черната дупка, всички едновременно. Синхронизирането на телескопите беше сходно с създаването на телескоп с размер на Земята с впечатляваща разделителна способност от 20 микроарксекунди - достатъчно, за да прочетете вестник в ръцете на нюйоркчанина чак от кафене в Париж, според изявлението. (За сравнение, черната дупка, която са изобразили, е около 42 микроарксекунди).
След това взеха всички тези сурови измервания, анализираха ги и ги комбинираха в изображението, което виждате.
Защо учените измерваха радиовълните, а не видимата светлина, за да заснемат изображението?
Те биха могли да получат по-добра разделителна способност, като използват радиовълни, отколкото ако използват видима светлина. "В момента радиовълните предлагат най-високата ъглова резолюция на всяка техника в момента", каза Крю. Ъгловата разделителна способност се отнася до това колко добре (най-малкият ъгъл) телескопът може да различи между два отделни обекта.
Това действителна снимка ли е?
Не, не в традиционния смисъл. "Трудно е да се направи изображение с радиовълни", каза Крю. Учените от мисията измерват радиовълните, излъчвани от хоризонта на събитията на черната дупка, след което обработват тази информация с компютър, за да направят изображението, което виждате.
Това изображение отново ли доказва теорията на относителността на Айнщайн?
Да. Теорията на относителността на Айнщайн предсказа, че съществуват черни дупки и че имат хоризонти на събитията. Уравненията предвиждат също, че хоризонтът на събитията трябва да бъде донякъде кръгъл, а размерът трябва да бъде пряко свързан с масата на черната дупка.
Ето и ето: донякъде кръгъл хоризонт на събитията и изведената маса на черната дупка съответстват на оценките на това, което трябва да се основава на движението на звезди по-далеч от него.
Можете да прочетете повече на Space.com.
Защо не заснеха изображение на черната дупка на нашата галактика, вместо това да изберат една далеч?
M87 е първият изследовател на черни дупки, измерен, така че те първо са анализирали това, каза по време на пресконференция Шеп Доелман, директорът на телескопа за хоризонтални събития. Но той също беше по-лесен за изображение в сравнение със Стрелец А *, който седи в центъра на нашата галактика, добави той. Това е така, защото е толкова далеч, че не се движи много по време на вечер на измервания. Стрелец А * е много по-близо, така че не е толкова „фиксиран“ в небето. Във всеки случай "ние сме много развълнувани да работим над Sag A *", каза Доеман. "Не обещаваме нищо, но се надяваме да постигнем това съвсем скоро."
