Вече 2019-та, а през нея ни бе обещано от телескопа Event Horizon Telescope важно събитие в астрономията - първата снимка от телескоп на хоризонта на събитията на черна дупка.
Всъщност, въпреки цялата им популярност, никога не сме виждали черна дупка и причината е елементарна - черните дупки са буквално невидими. Тяхната гравитация е толкова огромна, че след определена точка нищо не може да избягва, дори електромагнитните лъчи - рентгенови, инфрачервени, видима светлина и радио вълни - което да позволят да открием обекта директно.
Тази точка на невъзвратимост се нарича хоризонт на събитията и е ключът към реалното визуализиране на черната дупка.
Макар да не можем да видим самата черна дупка, има шанс нейният хоризонт на събитията да бъде сниман и сега астрономите са доста близо до този резултат благодарение на Event Horizon Telescope (EHT), който трябва да бъде публикуван всеки момент.
Но много преди EHT астрофизикът Жан-Пиер Люмине (Jean-Pierre Luminet), още през 1978 г. публикува нещо, което може да се смята за първото изображение на хоризонта на събитията на черна дупка.
Разбира се, това не е истинска снимка. Люмине е математик, който извършва първата компютърна симулация, която показва как може да изглежда за наблюдател една черна дупка, използвайки компютър с перфокарти от 1960 г., IBM 7040.
"По онова време това бе много екзотична тема и повечето астрономи не вярваха в нейното съществуване", заяви Люмине пред ScienceAlert.
"Исках да проуча странната физика на черните дупки и да предложа конкретни механизми, които биха могли да помогнат да се получат косвени следи за самото им съществуване. Също така, ако използвам каламбура с моето име "Luminet" (лат. "осветен") много ми хареса идеята за това как абсолютно несветеща звезда може да предизвика наблюдаеми явления".
Люмине, подобно на жив принтер, старателно нанася данните, които извежда компютърът, ръчно с писалка и мастило върху хартия - негатив.
Размитото изображение горе показва какво може да изглежда плосък диск от материал, попадащ в черна дупка, ако сме достатъчно близо, за да го видим. Той не изглежда плосък, защото огромната гравитация на черната дупка огъва светлината около него.
"Всъщност гравитационното поле огъва светлинните лъчи близо до черната дупка толкова много, че се "вижда" задната част на диска", обяснява Люмине в статия, публикувана на arXiv.
"Огъването на светлинните лъчи генерира и вторично изображение, което ни позволява да видим от другата страна на акреционния диск, от противоположната страна на черната дупка от наблюдателя".
Люмине е първият, но не и единственият, запленен от мистерията на това как може да изглежда черна дупка. Много други се опитват да визуализират тези обекти и дори във филм.
Черната дупка Гаргантюа. (Paramount Pictures)
Филмът от 2014 г. на Кристофър Нолан Interstellar бе похвален заради предполагаемото „научно точно” изобразяване на черна дупка, основано предимно на работата, извършена от Люмине десетилетия по-рано, и консултирано с теоретичния физик Кип Торн (Kip Thorne) от Калифорнийския технологичен институт.
В крайна сметка филмът избра по-опростена версия, за да бъде по-малко объркваща и да изглежда доста добре на екрана.
Бе впечатляващо със сигурност, но според Люмине и Торн, една черна дупка не изглежда точно така.
Първичните и вторичните образи, създадени от гравитационното поле, присъстват и са верни. Но за разлика от изображението на Люмине, яркостта на диска е еднаква.
Симулация на черна дупка от статията на Торн и екипа му за CG техники, използвани за разработването на Гаргантюа. (James et al./Classical and Quantum Gravity)
"Именно тази силна асиметрия на явната светлина", пише Люмине, "е основният подпис на черната дупка, единственият небесен обект, способен да придаде на вътрешните области на акреционния диск скорост на въртене близо до скоростта на светлината и да предизвика много силен ефект на Доплер".
И Люмине има статия за науката във филма, а самият Торн написа книга по темата.
Вероятно забелязвате, че всички тези версии на черна дупка изглеждат много по-различно от черните дупки, представени на откритието на гравинационните вълни на LIGO през 2016 година.
Те се основават на работата на астрофизика Ален Риазуело (Alain Riazuelo) от френския Национален център за научни изследвания и Международния астрономически съюз, които първи симулираха такава черна дупка през 2016 година.
Причината, поради която тези черни дупки изглеждат различно, е защото се показва черна дупка в латентно състояние без акреационен диск.
Оголена от прах и газ гравитацията на черната дупка изкривява пространството зад себе си. Ако сме достатъчно близо ще видим такава черна дупка като тази на видеото, щеше да е в движение, улавяйки с гравитацията си обекти в орбита.
В случая на две черни дупки, както се вижда във видеото на LIGO, всяка черна дупка има малко сърповидно вторично исображение от другата дупка, което се появява зад него.
EHT се фокусира върху Стрелец А*, свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика, Млечния път.
Не се знае какво ще видим - възможно е данните да върнат само няколко размазани пиксела. Ако се случи така, ще се присъединят повече телескопи към колаборацията, а учените ще опитат отново.
Като се има предвид, че от наблюденията се знае, че тази черна дупка има акреционен диск, може да се очаква нещо, много приличащо на работата на Люмине.
Освен това проектът EHT ще ни помогне да разберем повече за поляризацията на радиацията, структурата на магнитното поле и релативистските струи на черната дупка.
Вече има някои наблюдения, публикувани в The Astrophysical Journal, за структурата на пространството около хоризонта на събитията на Стрелец А*. Тя може да е оформена като гигантска поничка около черната дупка, казват астрофизиците.
"Започнахме да разбираме как може да изглежда структурата на хоризонта на събитията, а не просто да извличаме общи изводи от визуализациите, които използвахме", обяснява астрономът Ру-Сен Лу (Ru-Sen Lu) от Института за радио астрономия "Макс Планк".
"Много е окуражаващо да се види, че пръстеновидната структура се съгласува много добре с данните, въпреки че не можем да изключим други модели, например композиция от светли петна".
Диаграма на наблюденията на черната дупка, направени през 2013 г. (Eduardo Ros / Thomas Krichbaum / MPIfR)
Но так или иначе най-вълнуващата част от работата на EHT според Люмине ще е снимката на акреционния диск. И го чакаме с нетърпение.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари