tér

Három kínos fekete lyuk fotózás kérdése

A csillagászoknak (és az egész emberiségnek) ünnepe van: Bemutatjuk a fekete lyuk első lövését. Az esemény Horizon Telescope (EHT) segítségével készült, amely a világ több rádióteleszkópjából álló virtuális távcső. A kép egy szupermasszív fekete lyuk körüli anyagot mutat egy galaxis közepén, 55 millió fényévre. Igen, a fekete lyuk koncentrált fizika, őrült gravitációs jelenségek a lehetséges és lehetetlen szélsőséges körülmények szélén. De van néhány kérdés.

Nehéz látni egy fekete lyukat, mert fekete?

Nem. Ez igen, igen. Igaz: fekete lyukak feketeek. Általában mindenféle csillagot látunk, és mindezt, mert a fény, amit bocsátanak ki, távcsőinkre (vagy közvetlenül a szemünkbe) jutunk, és azt regisztráljuk. A fekete lyukak nagyon feketeek. Nem bocsátanak ki látható fényt (komplex gravitációs fókuszok miatt), így nem láthatók.

De ez nem nagy probléma. Ha van egy fekete lyuk a Naprendszerben, látnád. Látni fogja a tér görbületét a jelenlétével, és látná egy olyan anyagot, amely a tölcsér körül forog. Ha láttad az Interstellar filmet, akkor egy fekete lyuk vizualizációja megközelítőleg pontosan látható - ez Kip Thorn asztrofizikus segítségével történt.

A fekete lyuk nehezen látható, mertapró. Nos, nem is olyan apró, mint egy hangya. Apró, abban az értelemben, hogy apró, ha egy kilométer távolságból nézel rá. A legjobb kifejezés a szögméret. Ha körbe fordítja a fejét, akkor egy 360 fokos kör alakú nézetet kap (de ne felejtse el elfordítani a testet, vagy megfordítja a nyakát). Ha a hüvelykujját a kar hosszában tartja, körülbelül fél fokos szögben van. A holdnak ugyanolyan szögmérete van, így a hüvelykujjával lefedheti.

Mi van a fekete lyuk méretével? Igen, ez hatalmas. És 55 millió fényévben van. Ez azt jelenti, hogy ahhoz, hogy a fény ilyen messzire kerüljön, 55 millió évre lesz szükség. Ez hihetetlenül messze van. De valójában a szögméret akadályozza. A fekete lyuk (legalábbis látható része) szögmérete körülbelül 40 mikrosekundum.

Mi a mikroarsecond? Mint tudod, a kör fokokra van osztva (és hosszú ideig). Minden fokozat 60 szögletes percre osztható, és minden perc 60 ív másodperc. Ha egy arcsecondot egymillió részre szakítasz, akkor kapsz egy mikroarsecondot. Ne feledje, hogy a hold szögmérete - 0,5 fok (a Földről nézve)? Ez azt jelenti, hogy a hold szögmérete 45 milliószor nagyobb, mint a fekete lyuk mérete. A fekete lyuk kicsi a szögméret szempontjából.

De ez még nem minden. A diffrakció miatt nem látunk apró szögméretű dolgokat. Amikor a fény áthalad egy lyukon (például belép egy távcsőbe vagy szembe), szétszóródik. Olyan oly módon hajlik, hogy zavarja a nyíláson áthaladó fény többi részét. A szem esetében ez azt jelenti, hogy az emberek körülbelül 1 íves szögméretű tárgyakat készíthetnek.

Ez azt is jelenti, hogy valami apró szögméretet, mint egy fekete lyukat, nehéz elkapni a képen.

Hogyan lehet leküzdeni a diffrakciós határértéket?

Mondjuk. Az apró szögméretű dolgok nagyon nehezen láthatók - hogyan láthatjuk az anyagot a fekete lyuk körül? A távcső szögfelbontása valójában csak két dologtól függ: a lyuk méretétől és a fény hullámhosszától. Rövidebb hullámhosszak (például ultraibolya vagy röntgensugarak) használata jobb felbontást biztosít. De ebben az esetben a távcső a fény hullámhosszát használja a milliméteres tartományban. Ez viszonylag hosszú hullámhossz a látható fényhez képest, amely 500 nm-es tartományban van.

És ez az egyetlen módjaa diffrakciós határ leküzdésére - egy nagyobb távcső készítésére. Azaz, amit tettek az Event Horizon Telescope-szal. Valójában ez egy teleszkóp, a Föld mérete. Őrült, de igaz. A világ különböző részein több teleszkópról származó adatok megszerzésével egyesítheti az adatokat, hogy azokat egy GIANT távcső adatává alakítsa. Igaz, meg kell próbálni. De ezzel a módszerrel vannak problémák. Csak néhány teleszkóp segítségével az EHT csoport számos analitikai módszert használ a legvalószínűbb kép létrehozásához az összegyűjtött adatokból. Így sikerült „felhívni” az anyagot a fekete lyuk körül.

Ez egy igazi fekete lyuk fotó?

Ha egy távcsövet nézel és látod Jupitert, tevalójában látom Jupitert. Megjegyzés: Ha még nem tette meg, akkor próbálja meg. Ez félelmetes. A napfény tükrözi a Jupiter felszínét, majd áthalad egy távcsővel a szemedbe. Boom. Jupiter. Valódi.

De egy fekete lyukkal minden minden rossz. A látott kép nem is látható tartományban van. Ez a fény hullámhossza alapján létrehozott rádiókép. Mi a különbség a rádióhullámok és a közönséges látható fény között? Valójában a különbség csak a hullámhosszban van.

A fény- és rádióhullámok elektromágneseseka hullámok. Ez egy változó elektromos mező terjedése változó mágneses mezővel együtt (egyidejűleg). Ezek a hullámok a fény sebességén mozognak, mert könnyűek. Mivel azonban a rádió és a látható fény különböző hullámhosszúságú, az anyaggal eltérő módon hatnak egymásra. Ha otthon bekapcsolja a rádiót, akkor a legközelebbi rádióállomásról jelzést kap. Ezek a rádióhullámok áthaladnak a falakon. És látható - ne menjen át.

Ugyanez vonatkozik a képekre is. Ha látható fény van egy tárgyról, saját szemével láthatja, és rögzítheti ezt a képet filmre vagy digitális felvevőre. Ezt a képet ezután számítógép képernyőjén lehet megjeleníteni, és valójában megtekinthetjük. Valami ilyesmi láthat egy képet a holdról.

Ami a fekete lyuk körüli anyagot illeti, ez nem így vanlátható kép. Ez egy rádiókép. A kép minden képpontja egy bizonyos hullámhosszat képvisel, de a rádióhullámok. A narancssárga részek egy 1 milliméter hullámhosszú hamis színvisszaadás. Ugyanez történik, ha az infravörös vagy az ultraibolya tartományban egy képet akarunk látni. Ezeket a hullámhosszakat át kell alakítanunk arra, amit láthatunk.

Tehát ez a fekete lyuk lövése nem egy közönséges fénykép. Nem láthatod, ha egy távcsövet nézel. De még mindig nagyszerű. Tényleg? Beszélgessünk beszélgetésünkben a Telegramban.