Τι πρέπει να ξέρετε για τη φωτογραφία της μαύρης τρύπας του Τοξότη A*

Την περασμένη εβδομάδα, την Πέμπτη 12 Μαΐου, το Event Horizon Telescope Collaboration αποκάλυψε την πρώτη εικόνα του Τοξότη Α* (Sgr A*), της μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας.

Αυτή η αξιοσημείωτη εικόνα έρχεται τρία χρόνια μετά την πρώτη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας, η οποία δείχνει την M87*, τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία M87. Οι δύο εικόνες φαίνονται παρόμοιες, παρά τις διαφορές μεταξύ των δύο μαύρων οπών:με τέσσερα εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, το Sgr A* είναι χίλιες φορές μικρότερης μάζας από το M87*. Φανταστείτε ότι ψάχνετε για ένα ντόνατ στην επιφάνεια της Σελήνης από τη Γη:αυτή είναι η έκταση του ουρανού που καταλαμβάνει ο Sgr A*.

Η εικόνα αντιπροσωπεύει επίσης την πιο συναρπαστική απόδειξη ότι το Sgr A* είναι πράγματι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Τι δείχνει η εικόνα;

Τεχνικά, δεν μπορείτε να τραβήξετε μια φωτογραφία από μόνη της μια μαύρη τρύπα – τελικά, το όλο θέμα είναι ότι κανένα φως δεν μπορεί να διαφύγει. Ο λαμπερός πορτοκαλί δακτύλιος σε αυτήν τη φωτογραφία δείχνει την ύλη που περιβάλλει το Sgr A*, με τη «σκιά» στο κέντρο να δείχνει την ίδια τη μαύρη τρύπα.

Μια μαύρη τρύπα έχει μια απίστευτα ισχυρή βαρυτική έλξη και θα σύρει οποιοδήποτε κοντινό αέριο και σκόνη σε τροχιά γύρω της. Καθώς αυτό το υλικό στροβιλίζεται προς τα μέσα με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός, η τριβή το θερμαίνει και εκπέμπει ενέργεια με τη μορφή ραδιοκυμάτων. Το τηλεσκόπιο Event Horizon, το οποίο ανιχνεύει ραδιοσυχνότητες, το συλλαμβάνει και το καταγράφει ως ένα φωτεινό φωτοστέφανο γύρω από τη μαύρη τρύπα.

Η τελική εικόνα είναι το αποτέλεσμα πολλών μεμονωμένων λήψεων κατά μέσο όρο μαζί.

Πού είναι ο Τοξότης Α*;

Ο Τοξότης Α* βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας. Από τη Γη, μπορούμε να το δούμε στον αστερισμό του Τοξότη και απέχει πάνω από 26.000 έτη φωτός μακριά.

Πώς λειτουργεί το τηλεσκόπιο Event Horizon;

Το τηλεσκόπιο Event Horizon αναφέρεται συχνά ως «τηλεσκόπιο μεγέθους Γης» και ως «εικονικό τηλεσκόπιο». Αλλά τι ακριβώς σημαίνει αυτό;

Στην αστρονομία, όσο μεγαλύτερο είναι το τηλεσκόπιο, τόσο το καλύτερο. Ένα ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο με φακό 60 mm θα σας δείξει μια αξιοπρεπή θέα της επιφάνειας της Σελήνης ή ακόμα και του Δία και του Κρόνου, ενώ ο καθρέφτης 2,4 μέτρων του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble παράγει εκπληκτικές εικόνες νεφελωμάτων και γαλαξιών. Εν τω μεταξύ, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb που εκτοξεύτηκε πρόσφατα έχει διάμετρο καθρέφτη 6,5 μέτρα και ο κύριος καθρέφτης του επερχόμενου εξαιρετικά μεγάλου τηλεσκοπίου με βάση τη Γη έχει διάμετρο 39 μέτρα.

Το Hubble, ο James Webb και το ELT είναι όλα φανταστικά κατορθώματα της μηχανικής, και όμως οι καθρέφτες τους δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με το τηλεσκόπιο Event Horizon. Συνδέοντας 11 τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο, το EHT μπορεί να δημιουργήσει αποτελεσματικά ένα τηλεσκόπιο με έναν καθρέφτη στο μέγεθος της Γης.

Αυτό το εικονικό τηλεσκόπιο είναι απίστευτα ισχυρό. Είναι το αντίστοιχο του να κάθεσαι σε μια μπιραρία στο Μόναχο και να βλέπεις τις φυσαλίδες σε ένα ποτήρι μπύρας στη Νέα Υόρκη.

«Ενώ η Γη περιστρέφεται, όλα τα τηλεσκόπια παρατηρούν το ίδιο αστρονομικό αντικείμενο για αρκετές ώρες», εξήγησε ο Thomas P Krichbaum στη συνέντευξη Τύπου στα κεντρικά γραφεία του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου κοντά στο Μόναχο. «Σε κάθε τηλεσκόπιο, τα δεδομένα καταγράφονται σε σκληρούς δίσκους και είναι με ακρίβεια χρονοσήμανση από ακριβή ατομικά ρολόγια. Μετά από παρατηρήσεις, τα δεδομένα αποστέλλονται σε κέντρα επεξεργασίας όπου συνδυάζονται σε υπερυπολογιστές.

"Μετά από αρκετά πολύπλοκα βήματα ανάλυσης δεδομένων, αυτό έχει ως αποτέλεσμα την εικόνα υψηλής ανάλυσης της ραδιοφωνικής πηγής."

Γιατί χρειάστηκε τόσος χρόνος μετά την εικόνα του M87*;

Όλες οι παρατηρήσεις και για τις δύο εικόνες της μαύρης τρύπας έγιναν το 2017, επομένως φαίνεται παράξενο το γεγονός ότι θα χρειαστούν έως και πέντε χρόνια για να μπορέσει το κοινό να δει τις εικόνες.

Αυτό συμβαίνει επειδή η παρατήρηση μέσω του EHT δεν είναι σαν να κοιτάς μέσα από ένα ανακλαστικό τηλεσκόπιο στον κήπο σου. Αυτό που λαμβάνετε πίσω είναι δέσμες και δέσμες δεδομένων που πρέπει να αναλυθούν και να υποβληθούν σε επεξεργασία πριν γίνουν εικόνα.

Η εικόνα του Sgr A* ήταν ακόμα πιο δύσκολο να παραχθεί από αυτή του M87*. «Το αέριο κοντά στις μαύρες τρύπες κινείται με την ίδια ταχύτητα - σχεδόν τόσο γρήγορα όσο το φως - γύρω από το Sgr A* και το M87*», δήλωσε ο Chi-kwan Chan, επιστήμονας EHT με έδρα το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, ΗΠΑ. /P>

"Αλλά όπου το αέριο χρειάζεται μέρες έως εβδομάδες για να περιστραφεί γύρω από το μεγαλύτερο M87*, στο πολύ μικρότερο Sgr A* ολοκληρώνει μια τροχιά σε λίγα λεπτά. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινότητα και το σχέδιο του αερίου γύρω από το Sgr A* άλλαζαν γρήγορα καθώς η EHT Collaboration το παρατηρούσε - λίγο σαν να προσπαθείς να βγάλεις μια καθαρή φωτογραφία ενός κουταβιού που κυνηγάει γρήγορα την ουρά του.»

Τι μας λέει αυτή η εικόνα για την επιστήμη των μαύρων τρυπών;

«Μείναμε έκπληκτοι από το πόσο καλά συμφωνούσε το μέγεθος του δακτυλίου με τις προβλέψεις της Θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν», δήλωσε ο επιστήμονας του προγράμματος EHT Geoffrey Bower από το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής, Academia Sinica, Ταϊπέι. «Αυτές οι άνευ προηγουμένου παρατηρήσεις μας βελτίωσαν σημαντικά κατανόηση του τι συμβαίνει στο κέντρο του Γαλαξία μας και προσφέρουμε νέες ιδέες για το πώς αυτές οι γιγάντιες μαύρες τρύπες αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους."

Οι μαύρες τρύπες αντιπροσωπεύουν τα άκρα αυτού που μπορεί να περιγράψει η Γενική Σχετικότητα και στο μέλλον, το EHT θα τις ψάξει για το σημείο που θα καταρρεύσει η θεωρία.

Γιατί ονομάζεται Sgr A*;

Όταν ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι δεν γνώριζαν τι δημιουργούσε το μυστηριώδες ραδιοφωνικό σήμα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Έτσι, λόγω της θέσης της στον αστερισμό του Τοξότη, η ραδιοφωνική πηγή ονομάστηκε Τοξότης Α.

Μεταγενέστερες παρατηρήσεις έδειξαν ότι ο Τοξότης Α αποτελείται στην πραγματικότητα από τρία συστατικά, το πιο αξιοσημείωτο από τα οποία είναι το φωτεινό, συμπαγές αντικείμενο στο κέντρο. Ο Ρόμπερτ Μπράουν, ο οποίος ανακάλυψε αυτό το συγκεκριμένο αντικείμενο με τον Μπρους Μπάλικ το 1974, το ονόμασε Τοξότης Α* για να το ξεχωρίσει από τον Τοξότη Α στο σύνολό του.

Λέγεται ότι ο Μπράουν επέλεξε το όνομα επειδή η ανακάλυψη ήταν συναρπαστική και το σύμβολο "*" είναι μια υπάρχουσα σημείωση στη φυσική για να αναπαριστά ένα άτομο σε "διεγερμένη" κατάσταση.

Τι υπάρχει στο μέλλον του EHT;

Η EHT βρίσκεται σε διαδικασία σημαντικών τεχνικών αναβαθμίσεων. Οι παρατηρήσεις τον Μάρτιο του 2022 περιελάμβαναν περισσότερα ραδιοτηλεσκόπια από ποτέ, ενώ οι μελλοντικές κυκλοφορίες ενδέχεται να περιλαμβάνουν ακόμη και ταινίες με μαύρες τρύπες.

Γιατί υπάρχει μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας – και πρέπει να ανησυχούμε;

Σχεδόν κάθε γνωστός μεγάλος γαλαξίας έχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του – ωστόσο, δεν είναι ακόμη γνωστό εάν οι γαλαξίες σχηματίστηκαν γύρω από έναν σπόρο της μαύρης τρύπας ή αν το κέντρο των γαλαξιών κατέρρευσε σε μαύρες τρύπες. Η ύπαρξη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών είναι ακόμα ένα μυστήριο:πώς μεγάλωσαν σε τόσο τεράστιο μέγεθος, ακόμη και στο πρώιμο Σύμπαν;

Είτε έτσι είτε αλλιώς, μην ανησυχείτε:δεν πρόκειται να παρασυρθούμε από το Sgr A* σύντομα. Οι μαύρες τρύπες δεν «τρώνε» την ύλη αυτή καθαυτή – έχουν απλώς μεγάλη μάζα, επομένως η βαρυτική τους έλξη είναι ιδιαίτερα ισχυρή. Θα περιφερόμασταν γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας ακριβώς το ίδιο αν η μαύρη τρύπα αντικαθιστούσε οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο με την ίδια μάζα.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις μαύρες τρύπες:

• 7 "γεγονότα" μαύρης τρύπας που δεν είναι αλήθεια
• Πώς θα μπορούσαμε να αξιοποιήσουμε την ενέργεια μιας μαύρης τρύπας
• Δείτε τι θα μπορούσε να συμβεί αν πέσετε σε μια μαύρη τρύπα
• Μπορεί να υπάρχει ζωή γύρω από μια μαύρη τρύπα;