Οι αστρονόμοι αποκάλυψαν για πρώτη φορά τον δακτύλιο φωτονίων μιας μαύρης τρύπας

Το 2019, το τηλεσκόπιο Event Horizon μας έδωσε το δικό μας πρώτη άμεση εικόνα μιας μαύρης τρύπας. Ήταν μια δυνατή εικόνα, αλλά όχι με πολλές λεπτομέρειες. Μοιάζει με ένα θολό πορτοκαλί ντόνατ. Για να είμαστε δίκαιοι, το πραγματικό κρέας της ανακάλυψης ήταν στα δεδομένα, όχι στην εικόνα. Και όπως δείχνει μια πρόσφατη μελέτη, υπάρχουν πολλά περισσότερα στα δεδομένα από αυτά που έχουμε δει.

Ένα από τα σημαντικά πράγματα που πρέπει να κατανοήσετε σχετικά με την εικόνα EHT είναι ότι δεν δείχνει τη λάμψη της ίδιας της μαύρης τρύπας. Οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν απευθείας φως. Και σε αντίθεση με τις λιγότερο λεπτομερείς εικόνες υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που έχουμε, η λάμψη δεν οφείλεται σε πίδακες πλάσματος ή σε έναν κορμό υπερθερμασμένου αερίου γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αντίθετα, η εικόνα δείχνει το φως του ραδιοφώνου που έχει εστιαστεί από τη μαύρη τρύπα.

Εικόνα της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στον γαλαξία M87. Πίστωση: EHT Collaboration

Η μαύρη τρύπα του M87 λούζεται στο φως από τα κοντινά αέρια, συμπεριλαμβανομένου του ραδιοφωτός. Όταν μια συγκεκριμένη δέσμη φωτός περνά κοντά στη μαύρη τρύπα, η παραμόρφωση του χωροχρόνου την αναγκάζει να αλλάξει ελαφρώς κατεύθυνση. Έχουμε παρατηρήσει πολλές φορές την ελαφριά εκτροπή του φωτός από πράγματα όπως αστέρια και γαλαξίες, αλλά κοντά σε μια μαύρη τρύπα, το φως μπορεί να αλλάξει σημαντικά την κατεύθυνση. Μπορεί να περιστρέφεται για να κάνει μια στροφή με ορθή γωνία ή ακόμη και να καταλήξει να επιστρέψει από την κατεύθυνση από την οποία προήλθε. Όσο πιο κοντά είναι η τροχιά της μαύρης τρύπας, τόσο πιο δραστική είναι η αλλαγή κατεύθυνσης.

Το φως περνά κοντά στη μαύρη τρύπα προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά από το πλεονέκτημά μας μπορούμε να δούμε μόνο φως που εστιάζεται προς το μέρος μας. Οποιαδήποτε δέσμη φωτός περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα και κατευθύνεται προς εμάς, θα πρέπει να μπορούμε να τη δούμε. Αποδεικνύεται ότι η μαύρη τρύπα μπορεί να λειτουργήσει ως ένας πολύ ισχυρός φακός. Το φως μπορεί να περάσει πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα και να εστιάσει απευθείας σε εμάς. Αυτό που πρέπει λοιπόν να δούμε είναι ένας λεπτός κύκλος φωτός γνωστός ως δακτύλιος φωτονίων. Μέρος της γραμμής θα είναι πιο φωτεινό αφού η περιστροφή της μαύρης τρύπας δίνει επίσης στο φως λίγη ενεργειακή ώθηση. Το μέγεθος του δακτυλίου εξαρτάται από τη μάζα της μαύρης τρύπας και η φωτεινότητα της φωτεινότερης περιοχής εξαρτάται από την περιστροφή της μαύρης τρύπας.

Όταν μια μαύρη τρύπα περιβάλλεται από καυτό αέριο, το φως μπορεί να εστιαστεί από τη βαρύτητα για να δημιουργήσει μια σκιά της μαύρης τρύπας. Πιστωτική: Nicolle R. Fuller/NSF

Γιατί λοιπόν η εικόνα EHT δεν δείχνει τον δακτύλιο φωτονίων; Δυστυχώς, ο χώρος ανάμεσα σε εμάς και τη μαύρη τρύπα δεν είναι εντελώς άδειος. Υπάρχει ακόμα μια γύρω περιοχή κρύου αερίου, από την οποία πρέπει να περάσει το φως για να φτάσει σε εμάς. Κάποιο από το φως διασκορπίζεται κατά μήκος της διαδρομής, κάνοντας την εικόνα πιο θολή από όσο θα θέλαμε. Εδώ έρχεται η νέα μελέτη.

Η διάχυτη λάμψη στην εικόνα EHT μας λέει όχι μόνο για τη μαύρη τρύπα αλλά και για το διάχυτο αέριο που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα. Η ομάδα σημείωσε ότι υπάρχουν ουσιαστικά δύο εικόνες στα δεδομένα EHT. Το ένα είναι αυτό του ίδιου του δακτυλίου φωτονίων και το άλλο είναι η θολή λάμψη της γύρω περιοχής. Χρησιμοποιώντας νέους αλγόριθμους απεικόνισης, η ομάδα κατάφερε να διαχωρίσει τα δύο, αποκαλύπτοντας το δακτύλιο φωτονίων της μαύρης τρύπας.

READ  Σε 10 έως 20 χρόνια, θα είναι τόσο ζεστό που τα τροπικά δέντρα δεν ζουν τόσο πολύ

Είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα της δύναμης της ανάλυσης δεδομένων με νέους τρόπους. Οι σύγχρονες αστρονομικές παρατηρήσεις συγκεντρώνουν τόσα πολλά δεδομένα που συχνά υπάρχουν πολύ περισσότερες πληροφορίες από όσες υποψιαζόμαστε. Καθώς μαθαίνουμε να επεξεργαζόμαστε δεδομένα πιο αποτελεσματικά, μπορούμε να αποκαλύψουμε κρυφά στρώματα κάτω από την επιφάνεια.

Αναφορά: Broderick, AE, et al. “Ο δακτύλιος φωτονίων στο M87*The Astrophysical Journal 935.1 (2022): 61.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.