Ενημερώθηκε στις 11 Απριλίου στις 4:40 μ.μ. ET.
Χθες, οι Γήιτλαντες έβαλαν πρώτα τα μάτια σε μια πραγματική εικόνα μιας μαύρης τρύπας - μετατρέποντας αυτό που ζούσε μόνο στη συλλογική μας φαντασία σε μια συγκεκριμένη πραγματικότητα.
Η εικόνα απεικονίζει ένα πορτοκαλί ήπιο οριζόντιο δακτύλιο που περιβάλλει τη σκοτεινή σκιά μιας μαύρης τρύπας που εκσφενδονίζει ύλη 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στο κέντρο ενός γαλαξία γνωστού ως Παρθένος Α (Messier 87).
Αυτή η θολή πρώτη ματιά αρκεί για να επιβεβαιώσει ότι η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν λειτουργεί ακόμη και στα όρια αυτής της γιγαντιαίας αβύσσου - μια ακραία θέση όπου κάποιοι σκέφτηκαν ότι οι εξισώσεις του θα διασπαστούν. Αλλά αυτή η αόριστη εικόνα εγείρει πολλές ερωτήσεις. Ακολουθούν μερικές από τις ερωτήσεις που απαντήσατε.
Τι είναι μια μαύρη τρύπα;
Οι μαύρες τρύπες είναι εξαιρετικά πυκνά αντικείμενα που δεν μπορούν να ξεφύγουν από το φως ούτε από το φως. Καθώς τρώνε κοντινή ύλη, μεγαλώνουν. Οι μαύρες τρύπες συνήθως σχηματίζονται όταν ένα μεγάλο αστέρι πεθαίνει και καταρρέει πάνω του.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που είναι εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές τόσο μεγάλες όσο ο ήλιος, πιστεύεται ότι βρίσκονται στο επίκεντρο σχεδόν όλων των γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένων και των δικών μας. Ο δικός μας λέγεται Τοξότης Α *.
Γιατί δεν έχουμε δει μια εικόνα μαύρης τρύπας πριν;
Οι μαύρες τρύπες, ακόμη και οι υπερμεγέθεις, δεν είναι τόσο μεγάλες. Για παράδειγμα, η λήψη της εικόνας της μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας, η οποία θεωρείται ότι είναι περίπου 4 εκατομμύρια φορές μαζική όπως ο ήλιος, θα ήταν σαν να τραβήξαμε μια εικόνα ενός DVD στην επιφάνεια του φεγγαριού, ο Δημήτριος Ο Ψάλτης, ένας αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, είπε στον Vox. Επίσης, οι μαύρες τρύπες τυπικά καλύπτονται από υλικό που μπορεί να αποκρύψει το φως που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα, έγραψαν.
Πριν από αυτή την εικόνα, πώς γνωρίζαμε ότι υπάρχουν μαύρες τρύπες;
Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προέβλεψε αρχικά ότι όταν πέθανε ένα τεράστιο αστέρι, άφησε πίσω του έναν πυκνό πυρήνα. Αν ο πυρήνας αυτός ήταν πάνω από τρεις φορές τόσο μεγάλος όσο ο ήλιος, οι εξισώσεις του έδειξαν ότι η δύναμη της βαρύτητας παρήγαγε μια μαύρη τρύπα, σύμφωνα με τη NASA.
Αλλά μέχρι χθες (10 Απριλίου), οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να φωτογραφήσουν ή να παρατηρήσουν απευθείας τις μαύρες τρύπες. Αντίθετα, βασίστηκαν σε έμμεσες ενδείξεις - συμπεριφορά ή σήματα που προέρχονταν από άλλα αντικείμενα κοντά. Για παράδειγμα, μια μαύρη τρύπα εκσφενδονίζει αστέρια που βρίσκονται πολύ κοντά σε αυτήν. Αυτή η διαδικασία θερμαίνει τα αστέρια, προκαλώντας τους να εκπέμπουν σήματα ακτίνων Χ που ανιχνεύονται από τα τηλεσκόπια. Μερικές φορές οι μαύρες τρύπες φτύνουν και τις γιγάντιες εκρήξεις των φορτισμένων σωματιδίων, που είναι και πάλι ανιχνεύσιμα από τα όργανα μας.
Επίσης, οι επιστήμονες μελετούν μερικές φορές την κίνηση των αντικειμένων - αν φαίνεται να έχουν τραβηχτεί περίεργα, μια μαύρη τρύπα μπορεί να είναι ο ένοχος.
Τι βλέπουμε στην εικόνα;
Οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν πολύ λίγη ακτινοβολία για να ανιχνευθούν, αλλά όπως πρόβλεψε ο Αϊνστάιν, μπορεί να φανεί ένα περίγραμμα της μαύρης τρύπας και ο ορίζοντας γεγονότος - τα όρια πέρα από τα οποία δεν μπορεί να ξεφύγει το φως.
Αποδεικνύεται, αυτό είναι αλήθεια. Ο σκοτεινός κύκλος στη μέση είναι η "σκιά" της μαύρης τρύπας που αποκαλύπτεται από το λαμπερό αέριο που κάθεται στον ορίζοντα γεγονότων γύρω από αυτό. (Η ακραία βαρυτική έλξη της μαύρης οπής υπερθερμαίνει το αέριο, προκαλώντας την εκπομπή ακτινοβολίας ή "λάμψη"). Αλλά το αέριο στον ορίζοντα συμβάντων δεν είναι πραγματικά πορτοκαλί - μάλλον οι αστρονόμοι που συμμετέχουν στο σχέδιο επέλεξαν να χρωματίσουν τα πορτοκαλί σήματα πορτοκαλί για να απεικονίσουν πόσο φωτεινά είναι οι εκπομπές.
Οι κίτρινοι τόνοι αντιπροσωπεύουν τις πιο έντονες εκπομπές, ενώ το κόκκινο απεικονίζει χαμηλότερη ένταση και το μαύρο αντιπροσωπεύει ελάχιστες ή καθόλου εκπομπές. Στο ορατό φάσμα, το χρώμα των εκπομπών θα μπορούσε να παρατηρηθεί με γυμνό μάτι ως λευκό, ίσως ελαφρώς μολυσμένο με μπλε ή κόκκινο.
Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα σε αυτό το άρθρο της Live Science.
Γιατί η εικόνα είναι θολή;
Με την τρέχουσα τεχνολογία, αυτή είναι η υψηλότερη δυνατή ανάλυση. Η ανάλυση του Τηλεσκοπίου Horizon Event είναι περίπου 20 μικροδευτερόλεπτα. (Ένα μικροδευτερόλεπτο είναι περίπου το μέγεθος μιας περιόδου στο τέλος μιας φράσης αν το έβλεπες από τη Γη και η περίοδος ήταν σε φυλλάδιο που είχε μείνει στο φεγγάρι, σύμφωνα με το περιοδικό Journal of the Amateur Astronomers Association της Νέας Υόρκης).
Εάν τραβάτε μια συνηθισμένη φωτογραφία που περιέχει εκατομμύρια εικονοστοιχεία, αναποδογυρίστε μερικές χιλιάδες φορές και εξομαλύνετε το, θα δείτε περίπου την ίδια ανάλυση όπως φαίνεται στην εικόνα της μαύρης τρύπας, σύμφωνα με τον Geoffrey Crew, τον αντιπρόεδρο της Τηλεσκόπιο Horizon Event. Αλλά λαμβάνοντας υπόψη ότι απεικονίζουν μια μαύρη τρύπα 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, αυτό είναι απίστευτα εντυπωσιακό.
Γιατί είναι το δακτυλίδι τόσο ακανόνιστο;
Οι επιστήμονες της αποστολής δεν γνωρίζουν ακόμα. "Καλή ερώτηση και ελπίζουμε να απαντήσουμε στο μέλλον", δήλωσε ο Crew. "Προς το παρόν, είναι αυτό που μας έδειξε το M87".
Πώς οι επιστήμονες κατέλαβαν αυτή την εικόνα;
Πάνω από 200 αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο έλαβαν τις μετρήσεις χρησιμοποιώντας οκτώ επίγεια ραδιοτηλεσκόπια συλλογικά γνωστά ως Τηλεσκόπιο Event Horizon (EHT). Αυτά τα τηλεσκόπια βρίσκονται συνήθως σε τοποθεσίες υψηλού υψομέτρου, όπως τα ηφαίστεια στη Χαβάη και το Μεξικό, τα βουνά της Αριζόνα και την Ισπανική Σιέρα Νεβάδα, την έρημο Ατακάμα και την Ανταρκτική, σύμφωνα με δήλωση του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών.
Τον Απρίλιο του 2017, οι αστρονόμοι συγχρονίστηκαν όλα τα τηλεσκόπια για να μετρήσουν τα ραδιοκύματα που εκπέμπονται από τον ορίζοντα συμβάντων της μαύρης τρύπας, όλα ταυτόχρονα. Ο συγχρονισμός των τηλεσκοπίων συνέβαλε στη δημιουργία ενός τηλεσκοπίου μεγέθους γήινου μεγέθους με εντυπωσιακή ανάλυση 20 μικροδευτερόλεπτων - αρκετά για να διαβάσει μια εφημερίδα στα χέρια ενός New Yorker σε όλη τη διαδρομή από ένα καφέ στο Παρίσι, σύμφωνα με τη δήλωση. (Σε σύγκριση, η μαύρη τρύπα που απεικονίζουν είναι περίπου 42 μικροδευτερόλεπτα).
Πήραν έπειτα όλες αυτές τις πρώτες μετρήσεις, τις αναλύουν και τις συνδυάζουν με την εικόνα που βλέπετε.
Γιατί οι επιστήμονες μέτρησαν ραδιοκύματα αντί για ορατό φως για να καταγράψουν την εικόνα;
Θα μπορούσαν να έχουν καλύτερη ανάλυση χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα από ό, τι εάν χρησιμοποιούσαν ορατό φως. "Τα ραδιοκύματα προσφέρουν επί του παρόντος την υψηλότερη γωνιακή ανάλυση οποιασδήποτε τεχνικής επί του παρόντος," είπε η ομάδα. Η γωνιακή ανάλυση αναφέρεται στο πόσο καλά (η μικρότερη γωνία) ένα τηλεσκόπιο μπορεί να διακρίνει μεταξύ δύο ξεχωριστών αντικειμένων.
Είναι μια πραγματική φωτογραφία;
Όχι, όχι με την παραδοσιακή έννοια. "Είναι δύσκολο να φτιάξεις μια εικόνα με ραδιοκύματα", είπε η ομάδα. Οι επιστήμονες της αποστολής μέτρησαν τα ραδιοκύματα που εκπέμπονται από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας και στη συνέχεια επεξεργάζονται αυτές τις πληροφορίες με έναν υπολογιστή για να κάνουν την εικόνα που βλέπετε.
Αυτή η εικόνα αποδεικνύει για άλλη μια φορά την θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν;
Ναι. Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προέβλεψε ότι υπάρχουν μαύρες τρύπες και ότι έχουν ορίζοντα γεγονότων. Οι εξισώσεις προβλέπουν επίσης ότι ο ορίζοντας συμβάντος θα πρέπει να είναι κάπως κυκλικός και το μέγεθος θα πρέπει να σχετίζεται άμεσα με τη μάζα της μαύρης τρύπας.
Και βέβαια: ένας κάπως κυκλικός ορίζοντας γεγονότος και η υποτιθέμενη μάζα της μαύρης τρύπας αντιστοιχούν σε εκτιμήσεις για το τι θα πρέπει να βασίζεται στην κίνηση των αστεριών πιο μακριά από αυτό.
Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα στο Space.com.
Γιατί δεν έκαναν μια εικόνα της μαύρης τρύπας του γαλαξία μας, αντί να επιλέξουμε ένα μακρινό;
Οι M87 ήταν οι πρώτοι ερευνητές της μαύρης τρύπας, οι οποίοι μετρούνται για πρώτη φορά αναλύονται, δήλωσε ο Shep Doeleman, διευθυντής του Τηλεσκοπίου του Event Horizon, σε συνέντευξη Τύπου. Αλλά ήταν επίσης πιο εύκολο να φανταστεί κανείς σε σύγκριση με τον Τοξότη A *, ο οποίος βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας, πρόσθεσε. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι είναι τόσο μακριά που δεν "μετακινείται" πολύ κατά τη διάρκεια ενός βράχου λήψης μετρήσεων. Ο Τοξότης Α * είναι πολύ πιο κοντά, οπότε δεν είναι "σταθερός" στον ουρανό. Σε κάθε περίπτωση, "είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι που δουλεύουμε στο Sag A *", δήλωσε ο Doeleman. "Δεν υποσχόμαστε τίποτα, αλλά ελπίζουμε να το πάρουμε πολύ σύντομα".
