Νέα στοιχεία για τις μαύρες τρύπες

24. 04. 2019
6ο διεθνές συνέδριο εξωπολιτικής, ιστορίας και πνευματικότητας

Το τηλεσκόπιο EHT (Telescope Horizon Event) δίνει στους επιστήμονες μια νέα ιδέα για ένα τέρας που ονομάζεται Γαλαξία. Χάρη σε αυτά τα δεδομένα, έχουμε μια πιο προσεκτική ματιά στη μαύρη τρύπα για πρώτη φορά.

Ένα σύστημα ραδιοτηλεσκοπίων που βρίσκονται σε απόσταση από τη Γη και το ονόμασαν EHT (Τηλεσκόπιο Horizon Event), επικεντρώθηκε σε μερικούς γίγαντες. Τοξότης Α είναι μια σούπερ μαζική μαύρη τρύπα στη μέση του Γαλαξία και μια ακόμα μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που απέχει από το 53,5 εκατομμύριο έτη φωτός στον γαλαξία M87. Τον Απρίλιο, η 2017 εντάχθηκε στα παρατηρητήρια για να παρατηρήσει τα όρια των μαύρων οπών όπου η δύναμη της βαρύτητας είναι τόσο δυνατή που ακόμη και οι ακτίνες φωτός δεν μπορούν να την αφήσουν. Σχεδόν μετά από δύο χρόνια συγκρίσεων, οι επιστήμονες δημοσίευσαν τις πρώτες εικόνες αυτών των παρατηρήσεων. Τώρα οι επιστήμονες ελπίζουν ότι οι νέες εικόνες μπορούν να μας πουν περισσότερα για τις μαύρες τρύπες.

Πώς μοιάζει με μια πραγματική μαύρη τρύπα;

Οι μαύρες τρύπες αξίζουν πραγματικά το όνομά τους. Το τεράστιο βαρυτικό θηρίο δεν εκπέμπει κανένα φως σε κανένα μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, επομένως δεν φαίνεται να υπάρχει μόνο του. Αλλά οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι είναι έξω εκεί κατά κάποιο τρόπο για το είδος της συνοδείας τους. Καθώς η βαρυτική δύναμή τους παλλόει σε αστρικό αέριο και σκόνη, σχηματίζονται μάζες γύρω από αυτές με τη μορφή ενός περιστρεφόμενου δίσκου προσαύξησης με τα αμοιβαία συγκρουόμενα άτομα. Αυτή η δραστηριότητα εκπέμπει "λευκή θερμότητα" και εκπέμπει ακτίνες Χ και άλλη ακτινοβολία υψηλής ενέργειας. Οι πιο "μισητές" κορεσμένες μαύρες τρύπες τότε ακτινοβολούν όλα τα αστέρια στους γύρω γαλαξίες.

Πιστεύεται ότι η εικόνα του τηλεσκοπίου EHT της SHTH, Sagittaria A, θα έχει μια φωτεινή μαύρη σκιά στον συνοδευτικό δίσκο προσαύξησης φωτεινού υλικού. Η προσομοίωση των υπολογιστών και οι νόμοι της φυσικής βαρύτητας δίνουν στους αστρονόμους μια καλή ιδέα για το τι πρέπει να περιμένουν. Λόγω της υψηλής βαρυτικής δύναμης κοντά στη μαύρη τρύπα, ο δίσκος προσαύξησης θα παραμορφωθεί γύρω από τον ορίζοντα του δακτυλίου και αυτό το υλικό θα είναι ορατό πίσω από τη μαύρη τρύπα. Η προκύπτουσα εικόνα είναι πιθανό να είναι ασύμμετρη. Η βαρύτητα στρέφει το φως από το εσωτερικό μέρος του δίσκου προς τη Γη πιο έντονα από το εξωτερικό μέρος και καθιστά το τμήμα του δακτυλίου ελαφρύτερο.

Οι νόμοι της γενικής σχετικότητας εφαρμόζονται σε μια μαύρη τρύπα;

Το ακριβές σχήμα του δακτυλίου μπορεί να λυθεί από το πιο απογοητευτικό κτύπημα στη θεωρητική φυσική. Οι δύο πυλώνες στη φυσική είναι η θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία ελέγχει μαζικά και βαρυτικά ισχυρά αντικείμενα όπως η μαύρη τρύπα και η κβαντική μηχανική που ελέγχει τον περίεργο κόσμο των υποατομικών σωματιδίων. Κάθε θεωρία λειτουργεί στο δικό της πεδίο. Αλλά δεν μπορούν να συνεργαστούν.

Η φυσική Lia Medeiros του Πανεπιστημίου της Αριζόνα στο Tucson λέει:

"Η γενική σχετικότητα και η κβαντική φυσική είναι ασύμβατες μεταξύ τους. Εάν εφαρμόζεται γενική σχετικότητα στην περιοχή μιας μαύρης τρύπας, τότε μπορεί να σημαίνει ότι θα προχωρήσουμε προς τα εμπρός για τους θεωρητικούς της φυσικής ".

Επειδή οι μαύρες τρύπες είναι το πιο ακραίο βαρυτικό περιβάλλον στο σύμπαν, είναι το καλύτερο περιβάλλον για τη δοκιμή αντοχής σε βαρυτική θεωρία. Είναι σαν να ρίχνεις θεωρίες ενάντια στον τοίχο και να τις προεξοφλεί και να την κατεδαφίσεις. Εάν η γενική θεωρία της σχετικότητας ισχύει, οι επιστήμονες αναμένουν ότι μια μαύρη τρύπα θα έχει μια συγκεκριμένη σκιά και επομένως ένα κυκλικό σχήμα, εκτός αν εφαρμόζεται η θεωρία του Αϊνστάιν, τότε η σκιά θα έχει διαφορετικό σχήμα. Η Lia Medeiros και οι συνεργάτες της έχουν εφαρμόσει προσομοίωση υπολογιστή σε διάφορες σκιές μαύρης οπής 12 000 που μπορεί να διαφέρουν από τις θεωρίες του Αϊνστάιν.

Ο Λ. Μεραιρέας λέει:

"Εάν βρούμε κάτι διαφορετικό (εναλλακτικές σε θεωρίες βαρύτητας), θα είναι σαν ένα χριστουγεννιάτικο δώρο."

Ακόμη και μια μικρή απόκλιση από τη γενική θεωρία της σχετικότητας θα βοηθούσε τους αστρονόμους να ποσοτικοποιήσουν αυτό που βλέπουν από αυτό που περιμένουν.

Τα νεκρά αστέρια που ονομάζονται pulsars περιβάλλουν μια μαύρη τρύπα με γαλακτώδες τρόπο;

Ένας άλλος τρόπος για να δοκιμάσετε τη γενική θεωρία της σχετικότητας γύρω από τις μαύρες τρύπες είναι να παρατηρήσετε πώς κινούνται τα αστέρια γύρω τους. Όταν το φως από τα αστέρια ρέει στο πεδίο της ακραίας έλξης της μαύρης τρύπας κοντά του, το φως «τεντώνεται» και έτσι φαίνεται πιο κόκκινο. Αυτή η διαδικασία, που ονομάζεται "κόκκινη, βαρυτική μετατόπιση", και η γενική θεωρία της σχετικότητας, υποτίθεται. Πέρυσι, οι αστρονόμοι το είδαν κοντά στην περιοχή SgrA. Μέχρι στιγμής, καλά νέα για τη θεωρία του Αϊνστάιν. Ένας ακόμα καλύτερος τρόπος για να επιβεβαιώσετε αυτό το φαινόμενο είναι να κάνετε την ίδια δοκιμή σε παλμούς που περιστρέφονται γρήγορα και σαρώνουν τον ουρανό ουρανό με ακτίνες ακτινοβολίας σε τακτά χρονικά διαστήματα και φαίνεται να είναι παλλόμενοι.

Η κόκκινη βαρυτική μετατόπιση θα διαταράξει έτσι την τακτική μετρονομική λειτουργία και παρατηρώντας τους θα είχε μια πιο ακριβή δοκιμή της θεωρίας της γενικής σχετικότητας.

Ο Scott Ranson του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου στο Charlottesville λέει:

"Για τους περισσότερους ανθρώπους που παρακολουθούν το SgrA, θα ήταν ένα όνειρο να ανακαλύψουμε ένα pulsar, ή pulsars σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα. Πολλές πολύ ενδιαφέρουσες και πολύ λεπτομερείς δοκιμές γενικής σχετικότητας μπορούν να δώσουν παλμούς. "

Παρά την προσεκτική παρατήρηση, ωστόσο, δεν βρέθηκε πάλσαρ γύρω από την περιοχή SgrA. Εν μέρει επειδή η γαλακτική σκόνη και το αέριο διασκορπίζουν τις ακτίνες τους και είναι δύσκολο να στοχεύσουν. Αλλά το EHT εξακολουθεί να προσφέρει την καλύτερη θέα στο κέντρο των ραδιοκυμάτων έτσι ώστε ο S.Ransom και οι συνάδελφοί του ελπίζουν ότι θα μπορέσουν να το κάνουν αυτό. "Είναι σαν μια αλιευτική εκστρατεία της οποίας η πιθανότητα να πιάσει είναι πολύ μικρή, αλλά αξίζει τον κόπο", λέει ο S.Ransom.

Pulsar PSR J1745-2900 (αριστερά στην εικόνα) ανακαλύφθηκε στο 2013. Περνάει ακριβώς σε 150 έτη φωτός γύρω από μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία. Αλλά είναι πολύ μακριά από αυτήν για να πραγματοποιήσει ακριβείς δοκιμές γενικής σχετικότητας. Η ίδια η ύπαρξη αυτού του pulsar δίνει στους αστρονόμους την ελπίδα να χρησιμοποιήσουν το EHT για να ανακαλύψουν όλο και πιο κοντά τους pulsars πιο κοντά στη μαύρη τρύπα.

Πώς οι μαύρες τρύπες παράγουν τζετ;

Ορισμένες μαύρες τρύπες είναι πεινασμένα υδρορροές και αντλούν τεράστιες ποσότητες αερίου και σκόνης ενώ άλλοι είναι επιλεκτικοί τρώγοντες. Κανείς δεν ξέρει γιατί είναι. Το SgrA φαίνεται να είναι ένας άγχος τρώγων με έναν εκπληκτικά σκοτεινό δίσκο, παρά τη μάζα ίση με εκατομμύρια ηλιακές μάζες του 4. Ένας άλλος στόχος, στόχος του EHT, είναι η μαύρη τρύπα στον γαλαξία M87. Ζυγίζει ως 3,5 σε 7,22 δισεκατομμύρια ήλιοι. Και αυτό, εκτός από τον τεράστιο συσσωρευμένο δίσκο πρόσκρουσης στην περιοχή του, εκτοξεύει επίσης ένα ρεύμα φορτισμένων υποατομικών σωματιδίων μέσα σε 5 000 έτη φωτός μακριά.

Thomas Krichbaum Ινστιτούτο Ραδιοαστρονομίας στη Βόννη λέει:

"Αυτό είναι λίγο μια αντίφαση, πιστεύοντας ότι μια μαύρη τρύπα αποκλείει τίποτα."

Οι άνθρωποι συνήθως σκέφτονται ότι η μαύρη τρύπα μόλις απορροφά. Πολλές μαύρες τρύπες παράγουν πίδακες που είναι μακρύτεροι και ευρύτεροι από τους ολόκληρους γαλαξίες και μπορούν να φτάσουν τα δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη μαύρη τρύπα.

Το φυσικό ερώτημα είναι τι μπορεί να είναι μια ισχυρή πηγή ενέργειας που εκπέμπει πίδακες σε τέτοιες τεράστιες αποστάσεις. Χάρη στην EHT, μπορούμε τελικά να εντοπίσουμε αυτά τα γεγονότα για πρώτη φορά. Μπορούμε να υπολογίσουμε το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου της μαύρης τρύπας στον γαλαξία M87 επειδή σχετίζονται με τις δυνάμεις των πιδάκων. Μετρώντας τις ιδιότητες των πιδάκων όταν βρίσκονται κοντά σε μια μαύρη τρύπα, βοηθάει να προσδιοριστεί από πού προέρχονται οι πίδακες - από το εσωτερικό του δίσκου του ή από άλλο τμήμα του δίσκου ή από την ίδια τη μαύρη τρύπα.

Αυτές οι παρατηρήσεις μπορούν επίσης να διευκρινίσουν εάν οι πίδακες προέρχονται από μια μαύρη τρύπα ή από ένα υλικό που ρέει γρήγορα στο δίσκο. Επειδή οι πίδακες μπορούν να μεταφέρουν υλικό από το κέντρο του γαλαξία στην διαγαλαξιακή περιοχή, αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει τον αντίκτυπο στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των γαλαξιών. Και ακόμη και όπου γεννιούνται πλανήτες και αστέρια.

Ο Τ. Krichbaum λέει:

"Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε την εξέλιξη των γαλαξιών από τον πρώιμο σχηματισμό μαύρων οπών μέχρι τη γέννηση των αστεριών και τελικά τη γέννηση της ζωής. Αυτή είναι μια πολύ σπουδαία ιστορία και μελετώντας τα αεριωθούμενα μαύρα τρύπα, είμαστε μόνο μικροί εκτός από τα μικρά σωματίδια του μεγάλου παζλ της ζωής. "

Σημείωση εκδότη: Αυτή η ιστορία ενημερώθηκε από το 1 Απρίλιο 2019 με τη βελτίωση της μάζας της μαύρης τρύπας M 87: η μάζα του γαλαξία είναι 2,4 τρισεκατομμύρια μάζας του Ήλιου. Η ίδια η μαύρη τρύπα έχει μάζα όπως αρκετές δισεκατομμύρια Ήλιοι. Η προσθήκη, η προσομοίωση μιας μαύρης τρύπας είναι ένα παράδειγμα επιβεβαίωσης της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, και όχι της απόρριψης.

Παρόμοια άρθρα