10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной прорехи

    Мысль темных дыр всходит к 1783 году, когда кембриджский ученый Джон Мичелл понял, что довольно громоздкий объект в довольно коротком пространстве может притягивать даже свет, и не давая ему же вырваться. Спустя наиболее века Карл Шварцшильд обнаружил четкое решение для общей теории относительности Эйнштейна, которое предсказало этакий же итог: темную прореху. Как только Мичелл, эдак и Шварцшильд предсказали очевидную взаимосвязь меж горизонтом обстоятельств, либо радиусом области, из которой свет и не может вырваться, и толпой темной прорехи.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    В течение 103 лет опосля шварцшильдовского пророчества его и не могли проверить. И лишь 10 апреля 2019 года ученые раскрыли первую в истории фотографию горизонта обстоятельств. Теория Эйнштейна опять сработала, как только и все время.

    Хотя мы уже знали об темных прорехах достаточно не мало всего, гораздо перед началом возникновения первого снимка горизонта обстоятельств, он почти все видоизменил и прояснил. У нас существовало не мало вопросцев, на кои сейчас существуют ответы.

    Кстати, вот для вас 10 фактов об темных прорехах, кои обязан аристократию каждый.

    10 апреля 2019 года коллаборация Event Horizon Telescope предположила первый удачный снимок горизонта обстоятельств темной прорехи. Эта темная прореха присутствует в галактике Messier 87: наибольшей и громоздкой галактике в нашем внутрисетевом сверхскоплении галактик. Угловой поперечник горизонта обстоятельств составил 42 микро-арк-секунды. Это же означает, что для тамошнего, дабы окутать все небо, надо 23 квадриллиона темных дыр этаких же объемов.

    На расстоянии в 55 миллионов световых лет, предполагаемая толпа данной темной прорехи в 6,5 млрд раз превосходит солнечную. На физическом уровне это же соответствует объему, превосходящему объем орбиты Плутона вокруг Солнца. Если б темной прорехи и не существовало, освещению пригодилось бы подле суток, дабы пройти сквозь поперечник горизонта обстоятельств. И лишь поэтому, что:

    • у Телескопа горизонта обстоятельств довольно разрешающей навыки, дабы узреть эту темную прореху
    • темная прореха очень испускает радиоволны
    • сильно мало радиоволновых излучений на фоне, дабы помешать сигналу

    мы сумели сконструировать этот первый снимок. Из коего сейчас мы извлекли десять глубочайших уроков.

    Мы выяснили, как только смотрится темная прореха. Что далее?

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Это же ИСТИНА темная прореха, как только и предсказывалось ОТО. Ежели вы когда-либо лицезрели статью с заглавием типа «теоретик неустрашимо говорят, что темных дыр и не существует» либо «эта новенькая теория гравитации может перевернуть Эйнштейна», вы догадываетесь, что у физиков нет неурядиц с придумыванием других теорий. Невзирая даже на то, что ОТО прошла все тесты, которым мы ее подвергали, изъяна в расширениях, подменах либо потенциальных кандидатурах у физиков нет.

    И наблюдение темной прорехи исключает большущее них количество. Сейчас мы знаем, что это же темная прореха, а уж и не червоточина. Мы знаем, что горизонт обстоятельств бытует и что это же и не нагая сингулярность. Мы знаем, что горизонт обстоятельств — это же и не жесткая поверхность, так как падающее вещество обязано выдавать инфракрасную сигнатуру. И все эти наблюдения соответствуют общей теории относительности.

    Но это же наблюдение ничего и не разговаривает об черной материи, более измененных теориях гравитации, квантовой гравитации либо об фолиант, что прячется за горизонтом обстоятельств. Эти идеи присутствуют за рамками наблюдений EHT.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Гравитационная динамика кинозвезд предлагает хорошенькие оценки для масс темной прорехи; наблюдения газа — нет. Перед началом первого изображения темной прорехи у нас существовало несколько разнообразных методов измерения масс темных дыр.

    Мы могли или применять измерения кинозвезд — вроде отдельных орбит кинозвезд около темной прорехи в нашей своей галактики либо полосы абсорбции кинозвезд в M87 — кои предлагали нам гравитационную толпу, или выбросов из газа, который движется вокруг центральной темной прорехи.

    Как только для нашей галактики, эдак и для M87, эти две оценки были максимально различными: гравитационные оценки были на 50-90% все больше, чем газовые. Для M87 измерения газа продемонстрировали, что толпа темной прорехи составляет 3,5 млрд солнц, а уж гравитационные измерения были поближе к 6,2 — 6,6 миллиардов. Однако результаты EHT продемонстрировали, что темная прореха имеет 6,5 млрд солнечных масс, а уж означает, гравитационная динамика — великолепный индикатор масс темных дыр, однако выводы по газу смещаются в сторону наиболее малорослых значений. Это же красивая вероятность пересмотреть наши астрофизические догадки о орбитальном газе.

    Это же обязана быть крутящаяся темная прореха, и ее ось вращения показывает в сторону от Почвы. Средством наблюдений горизонта обстоятельств, радиоизлучения вокруг него, крупномасштабного джета и расширенных радиоизлучений, измеренных иными обсерваторий, EHT сформулировала, что это же темная прореха Керра (крутящаяся), а уж и не Шварцшильда (и не крутящаяся).

    И не ни единой простейший черты темной прорехи, которую мы могли бы исследовать, дабы обусловить эту природу. Заместо сего нам приходится возводить фотомодели самой темной прорехи и вещества вне ее, а уж потом развивать них, дабы осознать, что происходит. Когда вы ищете вероятные сигналы, кои умеют проявиться, вы зарабатываете вероятность ограничивать них эдак, дабы они согласовались с вашими плодами. Эта темная прореха обязана крутиться, а уж ось вращения показывает от Почвы приблизительно на 17 градусов.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Мы сумели совсем обусловить, что вокруг темной прорехи существуют вещество, надлежащее аккреционным дискам и потокам. Мы уже знали, что у M87 был джет — по оптическим наблюдениям — и что она а также испускала в радиоволновом и рентгеновском спектрах. Этакого рода излучение и не удастся получить лишь от кинозвезд либо фотонов: надо вещество, также электроны. Лишь разгоняя электроны в магнитном поле можно получить свойственное радиоизлучение, которое мы заметили: синхротронное излучение.

    И это же а также потребовало неописуемое количество работы по моделированию. Подкручивая различные характеристики любых потенциальных моделей, вы узнаете, что эти наблюдения не совсем только просят аккреционных потоков для разъяснения радиорезультатов, да и неукоснительно прогнозируют не-радиоволновые результаты — вроде рентгеновских излучений. Самые важные наблюдения произвел не совсем только EHT, да и альтернативные обсерватории вроде рентгеновского телескопа «Чандра». Потоки аккреции обязаны греться, об чем свидетельствует диапазон магнитных излучений M87, в согласовании с релятивистскими ускоряющимися электронами в магнитном поле.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Зримое кольцо показывает силу гравитации и гравитационное линзирование вокруг центральной темной прорехи; и опять ОТО прошла тесты. Это же кольцо в радиодиапазоне и не соответствует самому горизонту обстоятельств не соответствует кольцу крутящихся частиц. И это же а также и не самая размеренная радиальная орбита темной прорехи. Нет, это же кольцо появляется из сферы гравитационно линзируемых фотонов, пути которых искривляются гравитацией темной прорехи по дороге к нашим очам.

    Этот свет изгибается в огромную сферу, чем можно существовало бы ждать, если б гравитация существовала и не этакий мощной. Как только пишет в работе Event Horizon Telescope Collaboration:

    «Мы узнали, что все больше 50% общего потока в арксекундах проходит поблизости горизонта и что это же излучение порывисто угнетается при попадании в эту область, в 10 раз, что является прямым подтверждением предсказанной тени темной дыры».

    Общественная теория относительности Эйнштейна в еще один раз оказалась верной.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Темные прорехи — динамические явления, них излучение изменяется с течением времени. При толпе в 6,5 млрд солнц, освещению пригодится приблизительно денек, дабы преодолеть горизонт обстоятельств темной прорехи. Это же грубо устанавливает временные рамки, в кои мы можем ждать узреть конфигурации и флуктуации излучения, наблюдаемого EHT.

    Даже наблюдения, кои продолжались некоторое количество дней, дозволили нам подтвердить, что структура испускаемого излучения изменяется с течением времени, как только и предсказывалось. Заданные за 2017 год содержат четверо ночи наблюдений. Даже взглянув на эти четверо изображения можно зрительно узреть, что первые два владеют сходными характеристиками и крайние два а также, но меж первым и крайним существуют особенно ощутимые отклонения. Другими словами, характеристики излучения вокруг темной прорехи в M87 вправду изменяются с течением времени.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    EHT в дальнейшем раскроет физическое происхождение вспышек темных дыр. Мы заметили, как только в рентгеновском, эдак и в радиодиапазоне, что темная прореха посередине нашего своего Млечного Пути излучает краткосрочные вспышки излучения. Хотя самое первое представленное изображение темной прорехи продемонстрировало сверхмассивный объект в M87, темная прореха в нашей галактике — Стрелец А уж* — будет этакий же объемной, лишь изменяться будет скорее.

    По сопоставлению с толпой M87 — 6,5 млрд солнечных масс — масса Стрельца А уж* будет всего 4 миллиона солнечных масс: 0,06% от первой. Это же означает, что колебания будут наблюдаться уже и не в течение денька, а уж в течение даже одной минутки. Индивидуальности темной прорехи будут изменяться резво, и когда произойдет вспышка, мы сможем распахнуть ее природу.

    Как только вспышки сопряжены с температурой и светимостью радиокартины, которую мы заметили? Происходит ли магнитное пересоединение, как только в выбросах корональной массы нашего Солнца? Чего-нибудть разрывается в потоках аккреции? Стрелец А уж* вспыхивает повседневно, потому мы сможем связать все надобные сигналы с этими событиями. Ежели наши фотомодели и наблюдения будут таковыми же оптимальными, какими они оказались для M87, мы сможем обусловить, что движет этими событиями и, может быть, даже узнаем, что ниспадает в темную прореху, создавая них.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Покажутся поляризационные заданные, кои раскроют, владеют ли темные прорехи своим магнитным полем. Хотя мы все мы точно были рады узреть первый снимок горизонта обстоятельств темной прорехи, немаловажно осознавать, что скоро покажется совсем неповторимая картинка: поляризации света, исходящего от темной прорехи. По причине электрической природы света его взаимодействие с магнитным полем отпечатает пикантную поляризационную сигнатуру на ней, позволив нам реконструировать магнитное поле темной прорехи, также и то, как только оно изменяется с течением времени.

    Мы знаем, что вещество за пределами горизонта обстоятельств, являясь по большому счету передвигающимися заряженными частичками (вроде электронов), генерирует собственное магнитное поле. Фотомодели указывают, что полосы поля умеют или оставаться в аккреционных потоках, или проходить сквозь горизонт обстоятельств, образуя типичный «якорь» в темной прорехи. Существуют взаимосвязь меж этими магнитными полями, аккрецией и ростом темной прорехи, также джетами. Без этих полей материя в потоках аккреции и не могла бы терять угловой импульс и ниспадать в горизонт обстоятельств.

    Поляризационные заданные, благодаря силе поляриметрической визуализации, скажут нам о этом. Заданные у нас уже существуют: осталось осуществить комплексный анализ.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Усовершенствование Event Horizon Telescope отобразит наличие остальных темных дыр поблизости галактических центров. Когда планетка крутится вокруг Солнца, это же сопряжено не совсем только с тем самым, что Солнце оказывает гравитационное влияние на планетку. Все время существуют равная и обратная реакция: планетка оказывает влияние на солнце. Определенно эдак же, когда объект кружит вокруг темной прорехи, он а также оказывает гравитационное давление на темную прореху. В присутствии целого набора масс около центров галактик — и, в теории, огромного количества невидимых пока что темных дыр — центральная темная прореха обязана практически дрожать на собственном месте, будучи растаскиваемой броуновским движением окружающих тел.

    Сложность проведения сего измерения сейчас состоит в том, что для вас востребована контрольная точка для калибровки вашего положения относительно местоположения темной прорехи. Техника для этакого измерения предполагает, что вы следите на калибратор, потом на родник, опять на калибратор, опять на родник и т.д.. Причем перемещать взор надо максимально резво. К огорчению, атмосфера изменяется максимально быстро, и за 1 одну секунду почти все может поменяться, потому вы ординарно и не успеете сопоставить два объекта. Во всяком случае, и не с современными технологиями.

    Однако технологии в данной области развиваются неописуемо резво. Инструменты, кои употребляются на EHT, ждут обновления и, может быть, сумеют достигнуть нужной скорости к середине 2020-х годов. Эта загадка возможно решена к финалу последующего десятилетия, и все благодаря улучшению инвентаря.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    В конце концов, Event Horizon Telescope в конечном счете обнаружит сотки темных дыр. Дабы разобрать темную прореху, надо, дабы разрешающая сила массива телескопа существовала предпочтительнее (другими словами с высоченным разрешением), чем объем объекта, который вы ищете. В текущее время EHT может разобрать лишь три заведомых темных прорехи во Вселенной с довольно наибольшим поперечником: Стрелец А уж*, центр M87, центр галактики NGC 1277.

    Однако мы можем прирастить мощность ока Event Horizon Telescope перед началом объемов Почвы, ежели запустим телескопы на орбиту. В теории, это же уже на техническом уровне достижимо. Повышение количества телескопов наращивает количество и частоту наблюдений, а уж наряду с тем самым и разрешение.

    10 научных фактов, кои мы извлекли из первой фото темной дыры

    Внеся нужные улучшения, заместо 2-3 галактик мы сможем отыскивать сотки темных дыр либо даже все больше. Будущее фотоальбомов с темными прорехами кажется колоритным.

    Проект Телескопа горизонта обстоятельств был драгоценным, однако он окупился. Сейчас мы живем в эру астрономии темных дыр и наконец сумели следить них воочию. Это же лишь начало. Подпишитесь на наш канал в Телеграме, дабы приобретать все анонсы с сего невидимого фронта.