Astronomai (ir visa žmonija) turi atostogas: pateikiamas pirmasis juodosios skylės paveikslas. Jis buvo sukurtas naudojant „Event Horizon Telescope“(EHT) - virtualų teleskopą, sudarytą iš kelių radijo teleskopų visame pasaulyje. Paveikslėlyje pavaizduota medžiaga aplink didžiulę juodąją skylę galaktikos centre, esančioje už 55 milijonų šviesmečių. Ir taip, juodoji skylė yra koncentruota fizika, beprotiški gravitaciniai reiškiniai, esantys ant galimų ir neįmanomų ekstremalių sąlygų ribos (galite daugiau perskaityti apie tai, kaip čia veikia juodosios skylės). Tačiau yra keletas klausimų.
- „Salik.biz“
Ar juodąją skylę sunku pastebėti, nes ji yra juoda?
Ne. Tai yra, taip. Tiesa: juodosios skylės yra juodos. Paprastai mes matome visokias žvaigždes ir viską, nes jų skleidžiama šviesa pasiekia mūsų teleskopus (arba tiesiai į mūsų akis), ir mes juos registruojame. Juodosios skylės yra tikrai juodos. Jie neišskiria matomos šviesos (dėl sudėtingų gravitacinių triukų), todėl jų negalima pamatyti.
Bet tai nėra didelė problema. Jei mūsų saulės sistemoje būtų juodoji skylė, jūs tai pamatytumėte. Jūs pamatytumėte erdvės kreivumą pagal jos buvimą ir pamatytumėte medžiagą, kuri sukasi aplink šį piltuvą. Jei matėte filmą „Tarpžvaigždinis“, tai apytiksliai parodo juodosios skylės vizualizaciją - tai buvo padaryta padedant astrofizikui Kipui Thorne'ui.
Juodąją skylę sunku pastebėti, nes ji yra maža. Na, gerai, ne tokia maža kaip skruzdėlė, pavyzdžiui. Ji yra maža ta prasme, kad žmogus yra mažas, žiūrint iš kilometro atstumo. Geriausias terminas būtų kampinis dydis. Jei pasuksite galą ratu, gausite 360 laipsnių kampo vaizdą (bet atminkite, kad pasukite ir savo kūną, kitaip sulenksite kaklą). Jei laikysite nykštį rankos ilgio, tai bus maždaug pusės laipsnio kampas. Mėnulis turi maždaug tokį patį kampo dydį, todėl galite jį uždengti nykščiu.
O kaip juodosios skylės dydis? Taip, jis yra didžiulis. Tai taip pat yra 55 milijonai šviesmečių. Tai reiškia, kad kelionei po tokią toli reikės 55 milijonų metų. Tai neįtikėtinai toli. Bet kampinis dydis mums tikrai trukdo. Juodosios skylės (bent jau matomos jos dalies) kampo dydis yra apie 40 mikroekonominių sekundžių.
Kas yra mikroarxsekundė? Kaip žinote, apskritimas yra padalintas į laipsnius (ir buvo jau ilgą laiką). Kiekvienas laipsnis gali būti suskaidytas į 60 lanko minučių, o kiekviena minutė - 60 lanko sekundžių. Jei padalijate lanko sekundę į milijoną dalių, gausite mikrosekundę. Atminkite, kad Mėnulio kampinis dydis yra 0,5 laipsnio (žiūrint iš Žemės)? Tai reiškia, kad kampinis mėnulio dydis yra 45 milijonus kartų didesnis nei juodosios skylės dydis. Juodoji skylė maža pagal savo kampinį dydį.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Bet tai dar ne viskas. Dėl difrakcijos mes negalime pamatyti mažų kampų dydžio daiktų. Kai šviesa praeina per angą (pavyzdžiui, per teleskopą ar į akis), ji išsisklaido. Jis lenkiasi taip, kad trukdo likusiai pro skylę pratekančiai šviesai. Akis tai reiškia, kad žmonės gali padaryti daiktus, kurių kampo dydis yra maždaug 1 lanko minutė.
Tai taip pat reiškia, kad sunku užfiksuoti kažką tokio mažo kaip juodoji skylė.
Kaip įveikti difrakcijos ribą?
Pripažinkime. Mažų kampinių matmenų dalykai yra sunkiai pastebimi - kaip tada matome medžiagą aplink juodąją skylę? Kampinė teleskopo skiriamoji geba iš tikrųjų priklauso tik nuo dviejų dalykų: skylės dydžio ir šviesos bangos ilgio. Naudojant trumpesnį bangos ilgį (pvz., Ultravioletinę ar rentgeno spinduliuotę), gaunama geresnė skiriamoji geba. Bet šiuo atveju teleskopas naudoja šviesos bangos ilgį milimetrų diapazone. Tai yra gana ilgas bangos ilgis, palyginti su matoma šviesa, kuri yra 500 nanometrų diapazone.
Ir tai reiškia, kad vienintelis būdas įveikti difrakcijos ribą yra padidinti teleskopą. Tai yra, ką jie padarė su „Event Horizon“teleskopu. Iš esmės tai yra Žemės dydžio teleskopas. Beprotybė, bet tiesa. Surinkdami duomenis iš kelių teleskopų skirtingose pasaulio vietose, galite juos sujungti, kad paversti duomenis iš vieno GIANT teleskopo. Tiesa, jūs turite pabandyti. Tačiau yra ir šio metodo problemų. Turėdama tik keletą teleskopų, EHT komanda naudoja daugybę analizės metodų, kad iš surinktų duomenų būtų sukurtas greičiausias vaizdas. Taigi jiems pavyko „nupiešti“medžiagą aplink juodąją skylę.
Ar tai tikra juodos skylės nuotrauka?
Jei žiūrite pro teleskopą ir matote Jupiterį, jūs iš tikrųjų matote Jupiterį. Pastaba: jei dar to nepadarėte, būtinai išbandykite. Tai kieta. Saulės šviesa atsimuša nuo Jupiterio paviršiaus ir pro teleskopą patenka į tavo akis. Bumas. Jupiteris. Jis tikras.
Tačiau su juodąja skyle viskas šiek tiek skiriasi. Matomas vaizdas net nėra matomoje srityje. Tai radijo vaizdas, sukurtas iš šviesos bangos ilgio. Kuo skiriasi radijo bangos nuo įprastos matomos šviesos? Tiesą sakant, skirtumas yra tik bangos ilgiuose.
Šviesos ir radijo bangos yra elektromagnetinės bangos. Tai kintančio elektrinio lauko sklidimas kartu su kintančiu magnetiniu lauku (kartu). Šios bangos sklinda šviesos greičiu - nes jos yra lengvos. Kadangi radijas ir matoma šviesa turi skirtingą bangos ilgį, jie skirtingai sąveikauja su medžiaga. Jei namuose įjungsite radiją, signalą gausite iš artimiausios radijo stoties. Šios radijo bangos keliauja tiesiai per sienas. O matomieji nepraeina.
Tas pats pasakytina apie vaizdus. Jei iš objekto matoma šviesa, galite pamatyti tai savo akimi ir įrašyti šį vaizdą į filmą ar skaitmeninį įrašymo įrenginį. Tada šis vaizdas gali būti rodomas kompiuterio ekrane ir iš tikrųjų peržiūrimas. Štai kaip galite pamatyti mėnulio nuotrauką.
Kalbant apie medžiagą aplink juodąją skylę, tai nėra matomas vaizdas. Tai radijo vaizdas. Kiekvienas paveikslėlio taškas nurodo tam tikrą bangos ilgį, bet radijo bangas. Oranžinės dalys yra klaidingos 1 milimetro bangos spalvos. Tas pats nutinka, kai norime „pamatyti“vaizdą infraraudonųjų spindulių ar ultravioletinių spindulių diapazone. Mes turime konvertuoti šiuos bangos ilgius į tai, ką galime pamatyti.
Taigi šis juodosios skylės kadras nėra įprasta fotografija.
Ilja Khel