plads

Tre pinlige sorte hulfotografiske spørgsmål

Astronomer (og hele menneskeheden) har en ferie: Det første skud af et sort hul er præsenteret. Det blev oprettet ved hjælp af Event Horizon Telescope (EHT), et virtuelt teleskop bestående af flere radioteleskoper rundt omkring i verden. Billedet viser materiale omkring et supermassivt sort hul i midten af ​​en galakse i en afstand på 55 millioner lysår. Og ja, det sorte hul er koncentreret fysik, skøre tyngdefænomener på grænsen til mulige og umulige, ekstreme forhold. Men der er nogle få spørgsmål.

Er et sort hul svært at se, fordi det er sort?

Nej. Det er ja. Det er sandt: sorte huller er sorte. Normalt ser vi alle slags stjerner og alt det, fordi det lys, de udsender kommer til vores teleskoper (eller direkte ind i vores øjne), og vi registrerer det. Sorte huller er virkelig sorte. De udsender ikke synligt lys (på grund af komplekse gravitationsfoci), så de er ikke synlige.

Men dette er ikke et stort problem. Hvis vi havde et sort hul i solsystemet, ville du se det. Du ville se krumningen af ​​rummet ved dets tilstedeværelse, og du ville se et stof, der drejer rundt om denne tragt. Hvis du så filmen Interstellar, er visualiseringen af ​​et sort hul omtrent nøjagtigt vist - det blev gjort ved hjælp af astrofysiker Kip Thorn.

Det sorte hul er svært at se, fordi detlille. Nå, ja, ikke så lille som en myr, for eksempel. Hun er lille i den forstand, at hun er lille, hvis man ser på ham fra en kilometerafstand. Det bedste udtryk er vinkelstørrelse. Hvis du drejer hovedet i en cirkel, får du et 360 graders cirkulært billede (men glem ikke at dreje kroppen, eller du vil vende halsen). Hvis du holder tommelfingeren i armlængden, er den omkring en halv grad vinkel. Månen har den samme vinkelstørrelse, så du kan dække den med din tommelfinger.

Hvad med størrelsen af ​​et sort hul? Ja, det er enormt. Og hun er i en afstand på 55 millioner lysår. Det betyder, at for at lyset skal komme så langt, vil det tage 55 millioner år. Dette er utrolig langt. Men det gør det faktisk meget, at vi vinkler størrelsen. Et sort hul (i det mindste dets synlige del) har en vinkelstørrelse på ca. 40 mikrosekunder.

Hvad er microarsekund? Som du ved, er cirklen opdelt i grader (og i lang tid). Hver grad kan opdeles i 60 vinkel minutter, og hvert minut er 60 bue sekunder. Hvis du bryder en buegang i en million dele, får du en mikrosekund. Husk at månens vinkelstørrelse - 0,5 grader (når den ses fra Jorden)? Det betyder, at månens vinkelstørrelse er 45 millioner gange større end størrelsen af ​​et sort hul. Det sorte hul er lille i form af vinkelstørrelse.

Men det er ikke alt. På grund af diffraktion kan vi ikke se ting med små vinkeldimensioner. Når lyset passerer gennem et hul (for eksempel går det ind i et teleskop eller et øje), det er spredt. Det bøjer på en sådan måde, at det blander sig med resten af ​​lyset, der passerer gennem åbningen. I øjnets øjne betyder det, at folk kan fremstille genstande med en vinkelstørrelse på ca. 1 arcmin.

Og det betyder også, at noget så lille vinklet størrelse, som et sort hul, er svært at fange i billedet.

Hvordan man overvinder diffraktionsgrænsen?

Lad os sige. Ting med små vinklet størrelser er virkelig svært at se - hvordan kan vi så se materialet omkring det sorte hul? Vinkelopløsningen af ​​teleskopet afhænger faktisk kun af to ting: størrelsen af ​​hullet og lysets bølgelængde. Brug af kortere bølgelængder (såsom ultraviolet eller røntgenstråler) giver bedre opløsning. Men i dette tilfælde bruger teleskopet bølgelængden af ​​lys i millimeterområdet. Dette er en ret lang bølgelængde sammenlignet med synligt lys, som ligger i området 500 nanometer.

Og det betyder den eneste mådeat overvinde diffraktionsgrænsen - at lave et større teleskop. Det var det, de gjorde med Event Horizon Telescope. Faktisk er dette et teleskop jordens størrelse. Madness, men sandt. Ved at indhente data fra flere teleskoper i forskellige dele af verden kan du kombinere dataene for at gøre dem til data fra et GIANT teleskop. Sandt, skal prøve. Men med denne metode er der problemer. Med kun nogle få teleskoper bruger EHT-gruppen en række analytiske metoder til at skabe det mest sandsynlige billede fra de indsamlede data. Så lykkedes det at "trække" materialet omkring det sorte hul.

Er dette et ægte sort hul foto?

Hvis du kigger gennem et teleskop og ser Jupiter, er dufaktisk se Jupiter. Bemærk: Hvis du ikke har gjort det endnu, skal du prøve det. Dette er fantastisk. Sollys afspejler Jupiters overflade og passerer derefter gennem et teleskop ind i dit øje. Boom. Jupiter. Han er ægte.

Men med et sort hul er alt lidt forkert. Det billede du ser er ikke engang i det synlige område. Dette er et radiobillede skabt af lysets bølgelængder. Hvad er forskellen mellem radiobølger og almindeligt synligt lys? Faktisk er forskellen kun i bølgelængden.

Lys- og radiobølger er elektromagnetiskebølgerne. Dette er udbredelsen af ​​et varierende elektrisk felt sammen med et varierende magnetfelt (på samme tid). Disse bølger bevæger sig ved lysets hastighed - fordi de er lyse. Men da radio og synligt lys har forskellige bølgelængder, interagerer de anderledes med materie. Hvis du tænder for radioen hjemme, modtager du et signal fra nærmeste radiostation. Disse radiobølger passerer lige gennem væggene. Og synlig - ikke passere.

Det samme gælder for billeder. Hvis du har synligt lys fra et objekt, kan du se det med dit eget øje og optage dette billede på film eller med en digital optager. Dette billede kan derefter vises på en computerskærm og faktisk ses. Noget som dette kan du se et billede af månen.

Hvad angår materialet omkring det sorte hul, er det ikke sådansynligt billede. Dette er et radiobillede. Hver pixel i billedet repræsenterer en bestemt bølgelængde, men radiobølger. De orange dele er en falsk farverepræsentation af en bølgelængde på 1 millimeter. Det samme sker, når vi ønsker at "se" et billede i det infrarøde eller ultraviolette område. Vi må omdanne disse bølgelængder til det vi kan se.

Så dette skud af et sort hul er ikke et almindeligt billede. Du kan ikke se det, hvis du kigger gennem et teleskop. Men stadig fantastisk. Virkelig? Lad os diskutere i vores chat i Telegram.