Az EHT Event Horizont Telescope adatai új ötletet adnak a tudósoknak a Tejút nevű szörnyetegről. Ezeknek az adatoknak köszönhetően először közelebbről megvizsgáljuk a fekete lyukat.

A Föld körül elhelyezett rádióteleszkópok rendszere, amelyet mi hívunk EHT (Esemény Horizont Teleszkóp), néhány óriásra összpontosított. Nyilas A egy szuper hatalmas fekete lyuk a Tejút közepén, és egy még nagyobb fekete lyuk 53,5 millió fényévnyire az M87 galaxisban. A megfigyelőközpontok 2017 áprilisában összefogva figyelték meg a fekete lyukak határait, ahol a gravitációs erő olyan erős, hogy még a fénysugarak sem hagyhatják el. Csaknem két év adat összehasonlítás után a kutatók közzétették e megfigyelések első megszerzett képeit. Most a tudósok remélik, hogy az új képek többet tudhatnak meg a fekete lyukakról.

Hogy néz ki valójában egy fekete lyuk?

A fekete lyukak valóban méltók a nevükre. A hatalmas gravitációs fenevad nem bocsát ki fényt az elektromágneses spektrum egyetlen részében sem, ezért úgy tűnik, hogy nem léteznek önmagukban. De a csillagászok tudják, hogy valamilyen kíséret miatt vannak odakinn. Amint gravitációs erejük csillaggázban és porban pulzál, körülöttük egy ütköző atomokkal rendelkező, forgó akkréciós korong alakú tömeg alakul ki. Ez a tevékenység "fehér hőt" bocsát ki, röntgensugarakat és egyéb nagy energiájú sugárzást bocsát ki. A leginkább "utálom" telített fekete lyukak megvilágítják a környező galaxisok összes csillagát.

Feltételezzük, hogy a Tejút területén, amelyet Sgr A-nak is neveznek, a Sagittaria A teleszkópjának EHT-képén fekete lyuk árnyéka lesz a kísérő fényes anyagú korongkorongján. A számítógépes szimulációk és a gravitációs fizika törvényei elég jó ötletet adnak a csillagászoknak arról, mire számíthatnak. A fekete lyuk közelében lévő nagy gravitációs erő miatt az akkréciós korong deformálódik a gyűrű horizontja körül, és a fekete lyuk mögött ez az anyag látható lesz. Az így kapott kép valószínűleg aszimmetrikus. A gravitáció a korong belső részének fényét a Föld felé nehezebben hajlítja, mint a külső része, és a gyűrű egy részét világosabbá teszi.

Az általános törvény törvényei vonatkoznak a fekete lyuk körüli relativitásra?

A gyűrű pontos alakja megoldhatja az elméleti fizika leg frusztrálóbb patthelyzetét. A fizika két pillére Einstein általános relativitáselmélete, amely olyan tömeges és gravitációs erősségű tárgyakat irányít, mint a fekete lyuk, és a kvantummechanika, amely a szubatomi részecskék furcsa világát vezérli. Minden elmélet a saját területén működik. De nem tudnak együtt dolgozni.

Lia Medeiros fizikus, a tucsoni Arizonai Egyetem szerint:

"Az általános relativitáselmélet és a kvantumfizika nem kompatibilis egymással. Ha az általános relativitáselméletet a fekete lyuk területén alkalmazzuk, az előrelépést jelenthet a fizikusok számára. "

Mivel a fekete lyukak az univerzum legszélsőségesebb gravitációs környezete, a gravitációs elmélet stressztesztjének legjobb környezete. Ez olyan, mintha elméleteket vetne a falra, és arra számítana, hogy lebontják-e és hogyan. Ha az általános relativitáselmélet alkalmazható, akkor a tudósok elvárják, hogy a fekete lyuknak sajátos árnyéka és ezért kör alakja legyen; ha Einstein elmélete nem alkalmazható, akkor az árnyék más alakú lesz. Lia Medeiros és munkatársai számítógépes szimulációt alkalmaztak 12 000 fekete lyuk különböző árnyékain, amelyek eltérhetnek Einstein elméleteitől.

L. Mederios azt mondja:

"Ha valami mást találunk (a gravitációs elméletek alternatívái), akkor az olyan lesz, mint egy karácsonyi ajándék."

Még az általános relativitáselmélettől való kis eltérés is segítene a csillagászoknak számszerűsíteni, mit látnak attól, amit várnak.

A pulzárnak nevezett halott csillagok körbevesznek egy fekete lyukat a Tejútrendszerben?

A fekete lyukak körüli relativitáselmélet tesztelésének másik módja annak megfigyelése, hogy a csillagok hogyan mozognak körülöttük. Amikor a csillagoktól érkező fény a közelében lévő fekete lyuk rendkívüli vonzerejének területén áramlik, a fény "megnyúlik", és így vörösebbnek tűnik számunkra. Feltételezték ezt a "vörös, gravitációs elmozdulásnak" nevezett folyamatot és az általános relativitáselméletet. Tavaly a csillagászok az SgrA régió közelében figyelték meg. Eddig jó hír Einstein elméletéhez. Még jobb módja ennek a jelenségnek a megerősítésére, ha ugyanazt a tesztet hajtjuk végre a pulzusokon, amelyek gyorsan forognak, és a sugárzás sugarait szabályos időközönként a csillagos égbe söpörik, és úgy tűnik, hogy lüktetnek.

A vörös gravitációs eltolódás így megzavarná a szabályos metronomiai lefolyást, és megfigyelésük pontosabb tesztet adna az általános relativitáselméletről.

Scott Ranson, a Charlottesville-i Nemzeti Csillagászati ​​Obszervatórium szerint:

"Az SgrA területét megfigyelő emberek többségének álma lenne felfedezni a pulzárokat, vagy a fekete lyuk körül keringő pulzárokat. Az általános relativitáselmélet sok nagyon érdekes és nagyon részletes tesztjét elvégezhetik a pulzárok. "

A gondos megfigyelés ellenére azonban még nem találtak olyan pulzort, amely az SgrA régió közelében kellő mértékben keringene. Részben azért, mert a galaktikus por és gáz szétszórja sugaraikat, és nehéz őket megcélozni. De az EHT az eddigi legjobb kilátást nyújtja a rádióhullámok középpontjába, így S. Ransom és munkatársai remélik, hogy képesek lesznek erre. "Olyan ez, mint egy horgászexpedíció, amelynek nagyon alacsony esélye van a fogásra, de megéri" - teszi hozzá S.Ransom.

A Pulsar PSR J1745-2900-at (az ábrán balra) 2013-ban fedezték fel. Pontosan 150 fényév körül kering a galaxis közepén található fekete lyuk körül. Túl messze van azonban az általános relativitáselmélet pontos tesztjeihez. Ennek a pulzárnak a megléte reményt ad a csillagászoknak arra, hogy az EHT felhasználásával egyre több és közelebb felfedezzék a fekete lyukhoz közelebb eső pulzort.

Hogyan keletkeznek a fekete lyukak fúvókák?

Néhány fekete lyuk éhes kannibál, és hatalmas mennyiségű gázt és port vesz fel, míg mások válogatósak. Senki sem tudja, miért. Úgy tűnik, hogy az SgrA aggódó evő, meglepően sötét koronggal, annak ellenére, hogy a tömege 4 millió naptömegnek felel meg. Az EHT másik célpontja, az M87 galaxis fekete lyuk egy falánk kannibál. Súlya 3,5-7,22 milliárd nap. És hogy a közelében lévő hatalmas felhalmozódási korong mellett egy feltöltött szubatomi részecskék patakja is 5 fényév távolságra szivárog belőle.

Thomas Krichbaum Bonni Rádiócsillagászati ​​Intézet azt mondja:

"Kicsit ellentmondás, ha azt gondoljuk, hogy a fekete lyuk egyáltalán kizár valamit."

Az emberek általában azt gondolják, hogy a fekete lyuk csak elnyeli. Sok fekete lyuk olyan sugárokat eredményez, amelyek hosszabbak és szélesebbek, mint az egész galaxisok, és a fekete lyukból fényévek milliárdjait érhetik el.

A természetes kérdés az, hogy milyen hatalmas energiaforrás sugároz ilyen nagy távolságokból. Az EHT-nek köszönhetően végre először nyomon követhetjük ezeket az eseményeket. Az M87 galaxisban lévő fekete lyuk mágneses mezőjének erősségét az EHT mérésével lehet megbecsülni, mivel ezek összefüggenek a sugárhajtások erőivel. A fúvókák tulajdonságainak mérésével, amikor azok egy fekete lyuk közelében vannak, segít meghatározni, honnan származik a sugár - a lemez belsejéből, vagy a lemez egy másik részéből, vagy magából a fekete lyukból.

Ezek a megfigyelések azt is tisztázhatják, hogy a sugárok fekete lyukból származnak-e, vagy a korongban gyorsan áramló anyagból. Mivel a sugárok anyagokat képesek kivinni a galaxis közepéből az intergalaktikus régióba, ez megmagyarázhatja a galaxis evolúciójára és növekedésére gyakorolt ​​hatást. És még ott is, ahol bolygók és csillagok születnek.

T. Krichbaum szerint:

"Fontos megérteni a galaxisok evolúcióját a fekete lyukak korai kialakulásától a csillagok születéséig és végső soron az élet születéséig. Ez egy nagyon nagy történet, és a fekete lyukak sugárzásának tanulmányozásával csak kis mértékben egészítjük ki az élet nagy kirakós játékának apró részecskéit. "

Kiadói megjegyzés: Ezt a történetet 1. április 2019-én frissítettük az M 87 fekete lyuk tömegének meghatározásával: a galaxis tömege a Nap 2,4 billió tömege. Maga a fekete lyuk tömege több mint több milliárd Nap. A függelék, a fekete lyuk szimuláció Einstein általános relativitáselméletének megerősítésére, nem pedig cáfolatára szolgál.