22 септември 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Можем ли да видим фотонния пръстен на хоризонта на събитията на черна дупка?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 07 юни 2021 в 00:04 43920

Всички сме виждали изображението на хоризонта на събитията на M87*, свръхмасивната черна дупка в центъра на елиптичната галактика M87, направено с телескопа за хоризонта на събитията (EHT), който ни даде първото директно изображение на черна дупка на 10 април, 2019.

От една страна, изображението, което произведе, бе доста впечатляващо. Само кръгло размазване на светлината, обграждащо тъмна централна област. От друга страна, фините характеристики на изображението съдържат огромна информация за размера и въртенето на черната дупка. Повечето детайли на изображението на черната дупка са размити от границите на EHT.

Но следващото поколение EHT, ngEHT, трябва да осигури по-контрастен образ и може да разкрие тъмния край на хоризонта на събитията на черната дупка.

С ngEHT ще се да разшири обхвата на осемте телескопа на EHT с множество обсерватории, разположени по целия свят, показани от жълтите и оранжевите станции на картата по-долу.

Самата черна дупка не излъчва светлина. Всяка светлина, която пресича хоризонта на събитията, попада завинаги в капан. Светещият пръстен, който виждаме на изображението от EHT на M87*, е причинен от фоновото радиоизлъчване на газ и прах около черната дупка. Част от тази светлина преминава много близо до черната дупка и преминава през гравитационната леща на черната дупка. Най-близката граница, по която светлината може да докосне черната дупка и да достигне до нас, е известна като фотонен пръстен.

Преминалата пред силната гравитационна леща светлина създава фотонен пръстен. Кредит: Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian

Ако можеше да наблюдаваме перфектна черна дупка, фотонният пръстен би бил тънка ярка линия. Част от светлината от фотонния пръстен се разсейва, преди да достигне до нас, и в комбинация с границите на разделителната способност на EHT това създава замъгленото изображение, което виждаме.

Но следващото поколение EHT ще има по-висока разделителна способност и ще може да заснема изображения за по-кратък период от време. Това ще позволи подробни изображения не само на M87*, но и на свръхмасивната черна дупка в нашата галактика.

Различните пътеки на фотоните създават слоеве светлина. Кредит: George Wong (UIUC) and Michael Johnson (CfA)

Едно от нещата, които ngEHT би могъл да разкрие, е множество слоеве лещи. Повечето от светлината, която виждаме около черната дупка, е тази на фотонния пръстен. Тоест силно изкривена от гравитационната леща светлина, която минава покрай ръба на черната дупка.

Но известно малко количество светлина прави пълен цикъл около черната дупка, преди да се насочи към нас, а още по-малко количество ще направи множество цикли. Всеки тип фотонен път създава различен слой светлинен пръстен около черната дупка. Ако успеем да разделим тези слоеве, ще разберем по-добре природата на гравитацията близо до черна дупка.

NgEHT може дори да направи една крачка по-напред. Теоретично ngEHT може да види и хоризонта на събитията на самата черна дупка.

Вляво снимката EHT на M87 *, в средата симулация на светлината около черната дупка, вдясно симулация на това как ngEHT може да я види. Пунктираната линия представлява фотонния пръстен, а бялата плътна линия - вътрешната сянка. Кредит: Chael et al

Тъмната централна област на изображението M87* не е тази на хоризонта на събитията. Това е просто сянка от черната дупка, причинена от фотонния пръстен. Но в централната област трябва да има вътрешна сянка. Сянка на хоризонта на събитията. Както показва една скорошна статия за arXiv, в централната зона трябва да има вътрешна сянка, сянка от хоризонта на събитията - вижда се в горното изображение вдясно с бялата линия. Изчисленията на Андре Шаел (Andre Chael) и колегите му показват, че тази вътрешна сянка не е обикновен кръг, а че формата й зависи от размера и въртенето на черната дупка.

Гравитационното поле близо до черна дупка е толкова силно, че изкривява не само сиянието на фотонния пръстен, но и сянката на хоризонта на събитията. Така че, макар хоризонтът на събитията да е наистина сферичен, това, което виждаме от хоризонта на събитията, може да е изкривено от гравитацията на черната дупка. В тази последна работа екипът показва какво бихме могли да видим - както от фотонния пръстен, така и  от вътрешната сянка. Чрез сравняване на двете учените могат да разберат много повече за динамиката на черните дупки, включително информация за това как светлината и материята се улавят от тях.

И може би най-накрая може да видим тъмната сянка на самата гравитация.

Справка: Andrew Chael, et al. “Observing the Inner Shadow of a Black Hole: A Direct View of the Event Horizon.” arXiv preprint arXiv:2106.00683 (2021).

Източник: What Comes After Photographing a Black Hole's Event Horizon? Could we see the Photon Ring?, Universe Today


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.