Αποκαλύφθηκε η πρώτη εικόνα μαύρης τρύπας

Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας δόθηκε στη δημοσιότητα από το Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, έναν διεθνή οργανισμό με επιστήμονες από 40 χώρες, σε έξι ταυτόχρονες συνεντεύξεις τύπου σε όλο τον κόσμο. Το EHT κατέλαβε την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία M87.

Η ίδια η μαύρη τρύπα είναι εντελώς σκοτεινή καθώς η βαρυτική της έλξη είναι τόσο τεράστια που κανένα φως δεν μπορεί να της ξεφύγει. Αυτό που εμφανίζεται στην εικόνα είναι το υλικό που περιβάλλει τον ορίζοντα γεγονότων, κοινώς γνωστό ως «σημείο χωρίς επιστροφή», γύρω από τη μαύρη τρύπα.

Μέσα στον ορίζοντα γεγονότων, κάθε ύλη ή φως είναι καταδικασμένο να πέσει προς τα μέσα. Ωστόσο, έξω από τον ορίζοντα γεγονότων, υλικό στροβιλίζεται γύρω από τη μαύρη τρύπα με σχεδόν ταχύτητα φωτός. Η βαρύτητα και η τριβή θερμαίνουν την ύλη, η οποία στη συνέχεια λάμπει με ραδιοκύματα. Ήταν αυτά τα ραδιοκύματα που συλλέχθηκαν από το EHT.

Το EHT συγκέντρωσε τα δεδομένα τον Απρίλιο του 2017 κατά τη διάρκεια μιας εβδομαδιαίας παρατήρησης, χρησιμοποιώντας οκτώ τηλεσκόπια σε συνεργασία. Σε απόσταση 55 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα φαίνεται πολύ μικρή στον ουρανό για οποιοδήποτε τηλεσκόπιο να καταγράψει μόνο του. Αν και η τεράστια μάζα του είναι 6,5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, είναι επίσης απίστευτα πυκνό, με διάμετρο περίπου 30.000 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.

Ακριβώς όπως ένα αστρονομικό τηλεσκόπιο μπορεί να δει πιο μακριά από έναν κατασκοπευτικό φακό, όσο μεγαλύτερο είναι το τηλεσκόπιο, τόσο μικρότερο (ή πιο μακριά) το αντικείμενο που μπορεί να αναλύσει και η διάμετρος του καθρέφτη του είναι το κλειδί. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν συχνά μια διαδικασία που ονομάζεται «συμβολομετρία» για να αυξήσουν την ανάλυση των εικόνων τους, η οποία χρησιμοποιεί πολλά τηλεσκόπια στραμμένα στο ίδιο θέμα, για να τα συνδυάσουν για να δημιουργήσουν ένα τηλεσκόπιο, με την απόσταση μεταξύ τους να είναι η διάμετρος του εικονικού τηλεσκοπίου.

Για να διαλέξει τον μικροσκοπικό στόχο στο κέντρο του M87, η EHT Collaboration παρήγαγε ένα εικονικό τηλεσκόπιο στο μέγεθος της Γης συνδυάζοντας οκτώ τηλεσκόπια από όλο τον κόσμο. Το τηλεσκόπιο που προκύπτει μπορεί να εντοπίσει αντικείμενα που φαίνονται ένα εκατομμύριο φορές μικρότερα από την άκρη μιας λεπίδας ξυραφιού που κρατιέται στο μήκος του βραχίονα.

Μόλις συλλέχθηκαν τα δεδομένα και από τα οκτώ τηλεσκόπια, η επόμενη εργασία ήταν να τα συνενώσουν για να σχηματίσουν μια πλήρη εικόνα. Αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο εργάστηκαν για την ανάλυση και την επεξεργασία των δεδομένων και την επιβεβαίωση του αποτελέσματος πριν από την κυκλοφορία τους.

Η συμπεριφορά της ύλης και του φωτός κοντά στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας είναι μια θεμελιώδης δοκιμή της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Ένας ορίζοντας γεγονότων είναι ένα από τα πιο ακραία περιβάλλοντα σε ολόκληρο το Σύμπαν και οποιεσδήποτε απροσδόκητες παρατηρήσεις θα μπορούσαν να υποδεικνύουν τη φυσική που δεν είχε ανακαλυφθεί προηγουμένως. Η EHT Collaboration ελπίζει να εξηγήσει μερικά από τα άλυτα προβλήματα στη φυσική, συμπεριλαμβανομένου του εάν ο ορίζοντας γεγονότων είναι πραγματικά ένα σημείο χωρίς επιστροφή.

• Παρακολουθήστε το How to See a Black Hole:The Universe's Greatest Mystery στο BBC Four

Ανατομία μιας μαύρης τρύπας

1

Δίσκος προσαύξησης

Το τμήμα της μαύρης τρύπας που δίνει μακριά τη θέση της. Εδώ, τα αστέρια, το αέριο και οποιοδήποτε άλλο υλικό κοντά στριφογυρίζουν προς την τρύπα με ταχύτητες που προκαλούν φουσκάλες, παράγοντας τεράστιες ποσότητες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που μπορούμε να ανιχνεύσουμε εδώ στη Γη.

Τα αντικείμενα που ρουφήχτηκαν στη μαύρη τρύπα γίνονται πιο ξέφρενα και γεμάτα κόσμο καθώς πλησιάζουν στον ορίζοντα γεγονότων. Μερικά αναπόφευκτα σύρονται πέρα ​​από αυτό το σημείο μέσα στην ίδια την τρύπα, ενώ άλλα ανατινάζονται προς τα έξω για να δημιουργηθεί ένας πίδακας.

2

Σχετικιστικοί πίδακες

Η ποπ κουλτούρα υπαγορεύει ότι τίποτα δεν ξεφεύγει από μια μαύρη τρύπα. Αλλά αυτό δεν είναι ακριβώς αλήθεια. Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει πίδακες σωματιδίων που ξεχύνονται από μαύρες τρύπες τόσο μακρύς και άγριος που ξεσπούν εντελώς από τον γαλαξία τους. Για να δανειστώ μια αναλογία από τον Επίκ. Ο καθηγητής Κωνσταντίνος Ν. Γουργουλιάτος, θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Durham, είναι σαν μια βρύση που βγαίνει από έναν σωλήνα πλάτους 1 cm και ταξιδεύει το 80 τοις εκατό της διαδρομής γύρω από τη Γη (δηλαδή 10.000 χιλιόμετρα).

Τα καλύτερα μοντέλα μας προτείνουν ότι οι μαύρες τρύπες στρίβουν το ύφασμα του χωροχρόνου στους πόλους του. Αυτό το φαινόμενο περιστρέφει τα μαγνητικά πεδία, δημιουργώντας ένα κοσμικό τιρμπουσόν που επιταχύνει τα σωματίδια κοντά στην ταχύτητα του φωτός πριν τα εκτοξεύσει στο κενό. Ταυτόχρονα, στον ισημερινό της μαύρης τρύπας σχηματίζεται ένας μαγνητικός διπλός δρόμος. Αυτό προκαλεί τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου να συστρέφονται και να μπερδεύονται, δημιουργώντας ένα άλλο φαινόμενο επιταχυντή σωματιδίων.

Και τα δύο αυτά φαινόμενα δημιουργούν τα ταχύτερα σωματίδια στο Σύμπαν, χτυπώντας την πόρτα του ορίου της κοσμικής ταχύτητας:την ταχύτητα του φωτός. Μακροπρόθεσμα, τα δεδομένα από το EHT θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα αυτό το κοσμικό θαύμα.

3

Εσωτερική σταθερή τροχιά

Η πιο εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης. Αυτή είναι η τελική περιοχή όπου το υλικό μπορεί να περιφέρεται με ασφάλεια:κάθε πιο κοντά και πέφτει πέρα ​​από το σημείο χωρίς επιστροφή.

4

Ορίζοντας γεγονότων

Εδώ ξεκινά το μαύρο μέρος της μαύρης τρύπας. Πέρα από αυτό το σημείο, το υλικό δεν μπορεί να ξεφύγει από τη λαβή της μαύρης τρύπας. Ακριβέστερα, η ταχύτητα διαφυγής που απαιτείται για να απελευθερωθεί από τη βαρυτική έλξη της τρύπας είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.

5

Ιδιομορφία

Όλη η ύλη και η ενέργεια που απορροφάται στη μαύρη τρύπα καταλήγει εδώ, στο κέντρο της:τεράστιες ποσότητες ύλης και ενέργειας συνθλίβονται σε έναν απείρως μικρό χώρο, προκαλώντας τη βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας. Βραβευμένος με Νόμπελ θεωρητικός φυσικός (και σύμβουλος επιστήμης στην ταινία Interstellar ) Ο Kip Thorne το περιέγραψε ως "μια τοποθεσία όπου καταρρέουν οι νόμοι της φυσικής."

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard