A csillagászoknak (és az egész emberiségnek) nyaralása van: bemutatják a fekete lyuk első képét. Az Event Horizon Telescope (EHT) segítségével hozták létre, ez egy virtuális távcső, amely világszerte több rádióteleszkópból áll. A képen az anyag egy szupermasszív fekete lyuk körül van, egy galaxis közepén, 55 millió fényév távolságban. És igen, egy fekete lyuk egy koncentrált fizika, őrült gravitációs jelenség, amely a lehetséges és lehetetlen szélsőséges körülmények határán áll (bővebben itt olvashat arról, hogy a fekete lyukak hogyan működnek). De több kérdés is felmerül.
A fekete lyukat nehéz látni, mert fekete?
Nem. Vagyis igen. Igaz: a fekete lyukak fekete. Általában mindenféle csillagot és mindent látunk, mert az általuk kibocsátott fény eléri a távcsöveket (vagy közvetlenül a szemünkbe), és regisztráljuk. A fekete lyukak valóban feketék. Nem bocsátanak ki látható fényt (összetett gravitációs trükkök miatt), tehát nem láthatók.
De ez nem nagy probléma. Ha lenne egy fekete lyuk a naprendszerünkben, akkor látnád. Látná a tér görbületét a jelenlétével, és látná az anyagot, amely ezen a tölcsér körül forog. Ha láttad a Csillagok közötti filmet, akkor nagyjából egy fekete lyuk vizualizációja látható - Kip Thorne asztrofizikus segítségével készült.
A fekete lyukat nehéz látni, mert kicsi. Nos, oké, nem olyan apró, mint például egy hangya. Kicsi abban az értelemben, hogy egy ember egy kicsi, ha kilométer távolságból nézjük. A legjobb kifejezés a szögméret. Ha körbe fordítja a fejét, akkor 360 fokos, körkörös képet kap (de ne felejtse el forgatni a testet is, különben meghajlik a nyaka). Ha a hüvelykujját karhosszon tartja, az körülbelül fél fokos szöget ér. A hold körülbelül ugyanolyan szögmérete van, így el tudja fedni a hüvelykujjával.
Mi a helyzet a fekete lyuk méretével? Igen, hatalmas. 55 millió fényév távolságban van. Ez azt jelenti, hogy 55 millió évbe telik, amíg a fény eljut ilyen messzire. Hihetetlenül messze van. De a szögméret valóban megakadályozza minket. Egy fekete lyuk (legalább a látható részének) szögelõsége körülbelül 40 mikrosekundum.
Mi az a mikroarx másodperc? Mint tudod, a kör fokokra van bontva (és már hosszú ideje). Minden fok 60 bontható fel, és minden perc 60 ív másodperc lehet. Ha egy ívmásodpercet egymillió részre osztunk, akkor mikrosekundumot kapunk. Ne feledje, hogy a hold szög mérete 0,5 fok (a Földről nézve)? Ez azt jelenti, hogy a hold szögmérete 45 millió alkalommal nagyobb, mint egy fekete lyuk mérete. A fekete lyuk szűk mérete szempontjából apró.
Promóciós videó:
De ez még nem minden. A diffrakció miatt apró szögnagyságú dolgokat nem látunk. Amikor a fény áthalad egy nyíláson (például egy távcsövön vagy a szembe), akkor szétszóródik. Olyan módon hajlik, hogy megzavarja a lyukon áthaladó többi fényt. A szem esetében ez azt jelenti, hogy az emberek kb. 1 ívperces szögméretű tárgyakat készíthetnek.
Ez azt is jelenti, hogy valami olyan apró, mint egy fekete lyuk, nehéz fényképeket rögzíteni.
Hogyan lehet leküzdeni a diffrakciós határértéket?
Bevallom. Az apró szögméretekkel rendelkező dolgok valóban nehezen láthatók - hogyan láthatjuk az anyagot egy fekete lyuk körül? A távcső szögfelbontása valójában csak két dologtól függ: a lyuk méretétől és a fény hullámhosszától. Rövidebb hullámhossz (például ultraibolya vagy röntgen sugárzás) használata jobb felbontást eredményez. De ebben az esetben a távcső a milliméter tartományban lévő fény hullámhosszát használja. Ez elég hosszú hullámhossz a látható fényhöz képest, amely az 500 nanométer tartományban van.
És ez azt jelenti, hogy a diffrakciós határ leküzdésének egyetlen módja az, hogy nagyobb legyen a távcső. Vagyis mit tettek az Event Horizon teleszkóppal. Alapvetően ez a Föld méretű távcső. Őrület, de igaz. Az adatok gyűjtésével több távcsőből, a világ különböző részein összekapcsolhatja az adatokat, hogy egy GIANT távcső adataivá váljanak. Igaz, meg kell próbálnod. De ezzel a módszerrel is vannak problémák. Csak néhány távcsővel az EHT csapata számos elemző technikát alkalmaz a legvalószínűbb kép létrehozására az összegyűjtött adatokból. Tehát sikerült "felrajzolni" anyagot a fekete lyuk körül.
Valódi fénykép egy fekete lyukról?
Ha átnéz egy távcsövön, és látja a Jupitort, akkor valójában a Jupitort látja. Megjegyzés: Ha még nem tette meg ezt, akkor mindenképpen próbáld ki. Szuper. A napfény visszapattan a Jupiter felületéről, majd a távcsőn keresztül a szemébe halad. Bumm. Jupiter. Valódi.
De egy fekete lyukkal a dolgok kissé eltérnek. A látható kép még a látható tartományban sem található. Ez egy rádiókép, amelyet a fény hullámhosszából készítenek. Mi a különbség a rádióhullámok és a rendes látható fény között? Valójában a különbség csak a hullámhosszon van.
A fény- és rádióhullámok elektromágneses hullámok. Ez a változó elektromos mező terjedése a változó mágneses mezővel együtt (egyidejűleg). Ezek a hullámok a fénysebességgel haladnak - mert könnyűek. Mivel azonban a rádió és a látható fény eltérő hullámhosszúak, kölcsönhatásba lépnek az anyaggal. Ha otthon bekapcsolja a rádiót, jelet fog kapni a legközelebbi rádióállomástól. Ezek a rádióhullámok közvetlenül a falakon mennek keresztül. És a láthatóak nem haladnak át.
Ugyanez vonatkozik a képekre. Ha láthat egy tárgy fényét, láthatja azt a szemével, és rögzítheti ezt a képet filmre vagy digitális felvevőre. Ez a kép ezután megjeleníthető a számítógép képernyőjén, és valójában megnézhető. Így láthatod a képet a holdról.
Ami a fekete lyuk körüli anyagot illeti, ez nem látható kép. Ez egy rádiókép. A képen minden egyes pixel egy meghatározott hullámhosszt képvisel, de a rádióhullámokat. A narancssárga rész az 1 mm-es hullám hamis színének ábrázolása. Ugyanez történik, amikor infravörös vagy ultraibolya tartományú képet akarunk látni. Meg kell konvertálnunk ezeket a hullámhosszokat az általunk láthatóhoz.
Tehát ez a fekete lyuk lövés nem szokásos fénykép.
Ilya Khel