Astronomiem (un visai cilvēcei) ir brīvdienas: tiek parādīts pirmais melnā cauruma attēls. Tas tika izveidots, izmantojot notikumu horizontālo teleskopu (EHT) - virtuālo teleskopu, ko veido vairāki radioteleskopi visā pasaulē. Attēlā redzams materiāls ap supermasīvu melno caurumu galaktikas centrā, kas atrodas 55 miljonu gaismas gadu attālumā. Un jā, melnais caurums ir koncentrēta fizika, trakas gravitācijas parādības, kas atrodas uz iespējamā un neiespējamā ekstrēma stāvokļa robežas (jūs varat lasīt vairāk par to, kā melnie caurumi darbojas šeit). Bet ir vairāki jautājumi.
Vai melno caurumu ir grūti pamanīt, jo tas ir melns?
Nē. Tas ir, jā. Tā ir taisnība: melnie caurumi ir melni. Parasti mēs redzam visu veidu zvaigznes un visu, jo to izstarotā gaisma sasniedz mūsu teleskopus (vai tieši mūsu acīs), un mēs to reģistrējam. Melnie caurumi tiešām ir melni. Viņi neizstaro redzamu gaismu (sarežģītu gravitācijas triku dēļ), tāpēc tos nevar redzēt.
Bet tā nav liela problēma. Ja mums Saules sistēmā būtu melns caurums, jūs to redzētu. Jūs redzētu telpas izliekumu pēc tās klātbūtnes, un jūs redzētu vielu, kas griežas ap šo piltuvi. Ja esat redzējis filmu Starpzvaigžņu, tas aptuveni parāda melnā cauruma vizualizāciju - tas tika veikts ar astrofiziķa Kipra Torna palīdzību.
Melno caurumu ir grūti pamanīt, jo tas ir niecīgs. Nu, labi, ne tik niecīga kā, piemēram, skudra. Viņa ir niecīga tādā nozīmē, ka cilvēks ir niecīgs, ja to aplūko no kilometra. Vislabākais termins būtu leņķa izmērs. Ja pagriežat galvu aplī, jūs iegūsit 360 grādu visapkārt skatu (taču atcerieties pagriezt arī ķermeni, pretējā gadījumā jūs saliecat kaklu). Ja turat īkšķi rokas garumā, tas ir aptuveni pus grādu leņķa izmērs. Mēnesim ir aptuveni tāds pats leņķa izmērs, tāpēc jūs varat to pārklāt ar īkšķi.
Kā ir ar melnā cauruma lielumu? Jā, tas ir milzīgs. Tas ir arī 55 miljonu gaismas gadu attālumā. Tas nozīmē, ka būs nepieciešams 55 miljoni gadu, lai gaisma ceļotu tik tālu. Tas ir neticami tālu. Bet leņķiskais lielums mūs patiešām kavē. Melnā cauruma (vismaz tā redzamās daļas) leņķa izmērs ir aptuveni 40 mikrosekundi.
Kas ir microarxsecond? Kā jūs zināt, aplis ir sadalīts grādos (un tas ir bijis ilgu laiku). Katru grādu var sadalīt 60 loka minūtēs, un katra minūte ir 60 loka sekundes. Ja jūs sadalāt loka sekundes miljonā daļās, jūs iegūstat mikrosekundi. Atcerieties, ka mēness leņķa izmērs ir 0,5 grādi (skatoties no Zemes)? Tas nozīmē, ka mēness leņķa izmērs ir 45 miljonus reižu lielāks nekā melnā cauruma lielums. Melnais caurums ir niecīgs leņķa lieluma ziņā.
Reklāmas video:
Bet tas vēl nav viss. Difrakcijas dēļ mēs nevaram redzēt lietas ar nelielu leņķa izmēru. Kad gaisma iet caur atveri (piemēram, caur teleskopu vai acī), tā tiek izkliedēta. Tas noliecas tādā veidā, ka tas traucē pārējo gaismu, kas iet caur caurumu. Acs gadījumā tas nozīmē, ka cilvēki var izgatavot objektus, kuru leņķa izmērs ir aptuveni 1 loka minūte.
Un tas arī nozīmē, ka fotoattēlā ir grūti iemūžināt kaut ko tik niecīgu kā melnais caurums.
Kā pārvarēt difrakcijas robežu?
Atzīsimies. Nelielu leņķa izmēru lietas ir patiešām grūti pamanāmas - kā tad mēs redzam materiālu ap melno caurumu? Teleskopa leņķiskā izšķirtspēja patiešām ir atkarīga tikai no divām lietām: cauruma lieluma un gaismas viļņa garuma. Izmantojot īsāku viļņu garumu (piemēram, ultravioleto vai rentgena starojumu), tiek iegūta labāka izšķirtspēja. Bet šajā gadījumā teleskops izmanto gaismas viļņa garumu milimetru diapazonā. Tas ir diezgan garš viļņa garums, salīdzinot ar redzamo gaismu, kas atrodas 500 nanometru diapazonā.
Un tas nozīmē, ka vienīgais veids, kā pārvarēt difrakcijas robežu, ir palielināt teleskopu. Tas ir, to, ko viņi izdarīja ar notikumu horizonta teleskopu. Būtībā tas ir teleskops, kas ir Zemes izmērs. Ārprāts, bet taisnība. Apkopojot datus no vairākiem teleskopiem dažādās pasaules daļās, datus var apvienot, lai tos pārvērstu par datiem no viena GIANT teleskopa. Tiesa, jums ir jāmēģina. Bet arī šai metodei ir problēmas. Tikai ar dažiem teleskopiem EHT komanda izmanto vairākas analītiskās metodes, lai no apkopotajiem datiem izveidotu visticamāko attēlu. Tāpēc viņiem izdevās "uzzīmēt" materiālu ap melno caurumu.
Vai šī ir īsta melnā cauruma fotogrāfija?
Ja jūs skatāties caur teleskopu un redzat Jupiteru, jūs faktiski redzat Jupiteru. Piezīme. Ja vēl neesat to izdarījis, noteikti izmēģiniet to. Tas ir forši. Saules gaisma atlec no Jupitera virsmas un caur teleskopu nonāk acīs. Bums. Jupiters. Viņš ir īsts.
Bet ar melno caurumu lietas ir nedaudz atšķirīgas. Redzamais attēls pat nav redzamajā diapazonā. Šis ir radio attēls, kas izveidots no gaismas viļņu garuma. Kāda ir atšķirība starp radioviļņiem un parasto redzamo gaismu? Faktiski atšķirība ir tikai viļņa garumā.
Gaismas un radioviļņi ir elektromagnētiski viļņi. Tas ir mainīga elektriskā lauka izplatīšanās kopā ar mainīgu magnētisko lauku (vienlaikus). Šie viļņi pārvietojas ar gaismas ātrumu - tāpēc, ka tie ir gaiši. Tomēr, tā kā radio un redzamajai gaismai ir atšķirīgi viļņu garumi, tie mijiedarbojas ar matēriju atšķirīgi. Ja mājās ieslēdzat radio, signālu saņemsit no tuvākās radiostacijas. Šie radioviļņi šķērso sienas. Un redzamie neiztur.
Tas pats attiecas uz attēliem. Ja jums ir redzama objekta gaisma, varat to redzēt ar savu aci un ierakstīt šo attēlu filmā vai ar digitālo ierakstītāju. Pēc tam šo attēlu var parādīt datora ekrānā un faktiski apskatīt. Tādā veidā jūs varat redzēt mēness attēlu.
Runājot par materiālu ap melno caurumu, tas nav redzams attēls. Šis ir radio attēls. Katrs attēla pikselis apzīmē noteiktu viļņa garumu, bet radioviļņus. Oranžās daļas ir kļūdains 1 milimetru viļņa attēlojums. Tas pats notiek, ja mēs vēlamies "redzēt" attēlu infrasarkanā vai ultravioletā diapazonā. Šie viļņu garumi mums ir jāpārvērš tajā, ko mēs varam redzēt.
Tātad šis melnā cauruma kadrs nav parasta fotogrāfija.
Iļja Khel