Intiimimpi muotokuva silti mustasta reiästä

Occasion Horizon Telescope -yhteistyö, kansainvälinen tähtitieteilijöiden tiimi, joka on tuijottanut jättimäisen mustan aukon kurkkua jo vuosia, julkaisi keskiviikkona kvaseareja synnyttäneiden voimien intiimimmän muotokuvan, valaisevat suihkulähteet. energiaa, joka voi ulottua tähtienväliseen ja galaktien väliseen avaruuteen ja häiritä kaukaisen galaksin kasvua.

Kyseinen musta aukko on hirviö, joka on 6,5 miljardia kertaa niin massiivinen kuin aurinko, ja se sijaitsee valtavan elliptisen galaksin Messier 87 keskustassa, noin 55 miljoonan valovuoden päässä Neitsyt-tähdistössä. Kaksi vuotta sitten tiimi kuvasi sitä tuottamalla kaikkien aikojen ensimmäisen kuvan mustasta aukosta; tähän mennessä näkymätön kokonaisuus, ikuisuuden ura. Se näytti sumealta savurenkaalta, aivan kuten Albert Einsteinin yhtälöt olivat ennustaneet vuosisata sitten.

Ryhmä on viettänyt viimeiset kaksi vuotta poimimalla lisää tietoa radioaaltojen polarisaatiosta tehdyistä havainnoistaan, mikä voi paljastaa reiän ympäri pyörivän kuuman kaasun magneettikenttien muodon.

Nyt polaroitujen aurinkolasien radioekvivalentin kautta katsottuna M87: n musta aukko näkyy hienovaraisena pyörteenä, kuten suihkumoottorin pyörivät tuulettimen siivet, pumppaavat ainetta mustaan ​​aukkoon ja energiaa ulospäin avaruuteen.

“Se on kuin laittaa polarisoidut aurinkolasit kirkkaalla aurinkoisella päivällä – yhtäkkiä näet mitä tapahtuu”, kertoi Sheperd Doeleman, Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksen tähtitieteilijä ja yhteistyön perustaja.

“Nyt voimme todella nähdä näiden kenttien kuviot M87: ssä ja alkaa tutkia, kuinka musta aukko kanavoi materiaalia keskelle”, hän sanoi.

Chicagon yliopiston astrofyysikko Daniel Holz, joka ei ollut osa tutkimusta, sanoi: “Nämä relativistiset suihkut ovat eräitä luonnon äärimmäisimpiä ilmiöitä, joissa yhdistyvät painovoima sekä kuumat kaasu- ja magneettikentät tuottamaan säde, joka ylittää kokonaisen galaksi. On mielenkiintoista, että EHT auttaa meitä oppimaan lisää siitä, mitä tapahtuu näiden relativististen suihkukoneiden sydämessä, jotka ovat peräisin melkein mustan aukon “pinnalta”. “

Janna Levin, Barnard School of Columbian yliopiston astrofyysikko, joka tutkii mustia aukkoja, mutta ei kuulunut Occasion Horizon -tiimiin, kutsui tuloksia “jännittäviksi”, koska ne paljastivat yksityiskohtia siitä, miten musta aukko voi luoda “tappavan, voimakkaan, tähtitieteellisen sädepistooli, joka ulottuu tuhansia valovuosia. “

Uuden kuvan yksityiskohtaisuus voi hänen mukaansa uudistaa teoreetikoiden kiinnostuksen ominaisuuksiin, joista he ovat luopuneet siitä, että he pystyvät koskaan havaitsemaan. “Monet ihmiset kilpailevat takaisin kauniisiin laskelmiinsa, useless unelmia kynässä paperilla ja kysyvät kaikki innoissaan ja hermostuneina:” Voisiko EHT todella katso tämä? ‘”Tohtori Levin sanoi. “Tulen olemaan yksi heistä.”

Tulokset julkistettiin keskiviikkona vuonna kaksi paperia julkaistu Astrofysiikan lehtien kirjeet tapahtuman Horisontti-teleskooppiyhteistyön avulla ja vuonna kolmas paperi, kirjoittanut Ciriaco Goddi Radboudin yliopistosta Alankomaissa ja suuri kansainvälinen näyttelijä, jonka sama lehti on hyväksynyt.

Mustat reiät ovat pohjattomia kuoppia avaruudessa, missä painovoima on niin voimakas, ettei edes valo pääse pakenemaan; mitä tulee, katoaa olennaisesti maailmankaikkeudesta. Kosmos on täynnä mustia aukkoja. Monet ovat kuolleita tähtiä, jotka ovat romahtaneet katastrofaalisesti itseensä. Yksi istuu melkein jokaisen galaksin keskellä ja on miljoonia tai miljardeja kertoja niin massiivinen kuin mikä tahansa tähti.

Paradoksaalista kyllä, mustat aukot ovat nieltävyydestään huolimatta maailmankaikkeuden valoisimpia esineitä. Mustaan ​​aukkoon putoava materiaali – kaasu, pöly, silputut tähdet – kuumenee miljooniin asteisiin, kun se pyörii tuhon viemärin ympärillä tiheässä sähkömagneettisten kenttien ilmavirrassa. Suurin osa aineesta putoaa mustaan ​​aukkoon, mutta osa työnnetään ulos, kuten hammastahna, valtavien paineiden ja magneettikenttien avulla. Tähtitieteilijät eivät tiedä, miten kaikki tämä energia syntyy ja miten se jakautuu.

Tällaisia ​​ilotulitteita, jotka voivat ohittaa galaksit tuhatkertaisesti, voidaan nähdä kaikkialla maailmankaikkeudessa; kun ne havaittiin ensimmäisen kerran 1960-luvun alussa, heitä kutsuttiin kvasaareiksi. Tämä löytö sai fyysikot ja tähtitieteilijät ottamaan ensin vakavasti käsityksen mustien aukkojen olemassaolosta.

Vuonna 2009 tohtori Doeleman ja hänen kollegansa muodostivat innokkaasti tutkia taustalla olevia mekanismeja ja todentavat Einsteinin mustia aukkoja koskevat ennusteet. Occasion Horizon -teleskooppi, kansainvälinen yhteistyö, johon kuuluu nyt noin 300 tähtitieteilijää 13 instituutiosta.

Teleskooppi on nimetty pisteestä, jossa ei ole paluuta mustan aukon ympärille; tapahtumahorisontin ulkopuolella kaikki valo ja aine kuluvat. Huhtikuussa 2017, kun kaukoputki vietti 10 päivää M87: n tarkkailussa, se koostui kahdeksan radiohavainnointilaitoksen verkosta ympäri maailmaa – “niin suuren kaukoputken kuin maailma”, kuten tohtori Doeleman haluaa sanoa, pystyä havaitsemaan yksityiskohdat niin pieninä oranssina kuussa. Sitten tiimillä kesti kaksi vuotta tietojen käsittelyyn. Tulokset tulivat yhteen huhtikuussa 2019, jolloin tohtori Doeleman ja hänen kollegansa esittivät kaikkien aikojen ensimmäiset kuvat – oikeastaan ​​radiokartat – mustasta aukosta, M87: n hirviöstä.

Ensimmäiset mustat aukot törmäsivät törmäykseen vuonna 2015 laserinterferometrin gravitaatioaaltojen observatoriossa. Nyt heidät voidaan nähdä musteisena ei-portaalina kehystetty pyörteisellä säteilevän kaasun donitsilla Messier 87 -galaksin keskellä.

“Olemme nähneet, mitä ajattelimme käyttökelvottomaksi”, tohtori Doeleman sanoi tuolloin. Kuva ilmestyi sanomalehtien etusivulla ympäri maailmaa, ja kopio on nyt New Yorkin modernin taiteen museon pysyvässä kokoelmassa.

Mutta se oli vasta alkua matkalle sisäänpäin.

Keskiviikkona julkaistujen polarisoitujen kuvien tuottaminen kesti vielä kaksi vuotta.

Radio-, röntgen- ja muiden energiamuotojen suihkut ja lohkot ulottuvat yli 100000 valovuoden päässä M87: n mustasta aukosta. Suuri osa tästä säteilystä syntyy magneettikentissä kiertyvistä energisistä sähköhiukkasista.

Äskettäin käsitellyn kuvan avulla tähtitieteilijät voivat jäljittää nämä kentät takaisin alkuperäänsä kuumassa, kaoottisessa sähköistetyn kaasun tai plasman renkaassa, noin 30 miljardin mailin poikki – neljä kertaa niin leveäksi kuin Pluton kiertorata. Tämä saavutus on mahdollista, koska levyn valo on osittain polarisoitunut, värisemällä enemmän yhteen suuntaan kuin toiseen.

“Kuvan polarisaation suunta ja voimakkuus kertovat magneettikentistä lähellä mustan aukon tapahtumahorisonttia”, kertoi Andrew Horizon Princeton Universityn astrofyysikko, joka kuuluu Occasion Horizon -tiimiin.

Tähtitieteilijät ovat vuosien ajan keskustelleet siitä, olivatko magneettikentät, jotka ympäröivät ns. Matalan valovoiman mustia aukkoja, kuten M87, heikkoja ja turbulentteja vai ”vahvoja” ja yhtenäisiä. Tällöin tohtori Chael sanoi, että magneettikentät ovat riittävän voimakkaita häiritsemään kaasun putoamista ja siirtämään energiaa pyörivästä mustasta aukosta suihkukoneeseen.

“EHT-kuvat tarjoavat myös vihjeitä siitä, että M87: n kirkas suihkukone todella toimii mustan aukon pyörimisenergiasta, joka kiertää magneettikenttiä pyörimisen aikana”, sanoi Michael Johnson, toinen Occasion Horizon -jäsen Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksesta. .

Tämän seurauksena tohtori Doeleman sanoi: “Tämä antaa lähetetyille radioaalloille atsimutaalisen kierteen”, joka havaitaan uusien, polarisoitujen kuvien kaarevassa kuviossa. Hän totesi, että atsimutaalinen kierre olisi ”hieno nimi cocktailille”.

Työn sivutuotteena tohtori Doeleman sanoi, että tähtitieteilijät pystyivät arvioimaan nopeuden, jolla musta aukko ruokkii sen ympäristöä. Ilmeisesti se ei ole kovin nälkäinen; musta aukko syö “niukan” tuhannesosan auringon massasta vuodessa.

“Silti riittää käynnistää tehokkaita suihkukoneita, jotka ulottuvat tuhansia valovuosia, ja se on riittävän säteilevä, jotta voimme kaapata sen EHT: n avulla”, hän sanoi.

Tohtori Doeleman luo jo pohjaa sille, mitä hän kutsuu “seuraavan sukupolven” Occasion Horizon -teleskoopiksi, joka tuottaa elokuvia tästä magneettisesta propulsiorakenteesta toiminnassa.

“Tämä on todella seuraava iso kysymys”, tohtori Doeleman sanoi. “Kuinka magneettikentät saavat energiaa pyörivästä mustasta aukosta? Tiedämme, että se tapahtuu, mutta emme tiedä, miten se toimii. Tämän ratkaisemiseksi meidän on luotava ensimmäinen mustan aukon elokuvateatteri. “

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *