Publikováno Napsat komentář

3 obrovské otázky obraz černé díry neodpověděl

mezinárodní síť radioteleskopů vytvořila vůbec první detailní obraz stínu černé díry, který vědci odhalili dnes ráno (10. Dubna). Spolupráce s názvem Event Horizon Telescope potvrdila desetiletí předpovědí toho, jak se bude světlo chovat kolem těchto temných objektů, a připravila půdu pro novou éru astronomie černé díry.

„od stupnice od nuly po úžasnou, bylo to úžasné,“ řekla Erin Bonningová, astrofyzikka a výzkumnice černé díry na Emory University, která se nezúčastnila zobrazovacího úsilí.

„to znamená, že to bylo to, co jsem očekával,“ řekla živé vědě.

oznámení, škádlené asi týden a půl předem, se podařilo být neuvěřitelně vzrušující a téměř úplně bez překvapivých detailů nebo nové fyziky. Fyzika se nerozpadla. Nebyly odhaleny žádné neočekávané rysy černých děr. Samotný obraz se téměř dokonale hodil k ilustracím černých děr, na které jsme zvyklí ve vědě a popkultuře. Velký rozdíl je v tom, že je mnohem rozmazanější.

bylo několik důležitých otázek týkajících se černých děr, které však zůstaly nevyřešeny, řekl Bonning.

jak černé díry produkují své obrovské trysky horké, rychlé hmoty?

všechny supermasivní černé díry mají schopnost žvýkat blízkou hmotu, absorbovat většinu z nich kolem svých horizontů událostí a zbytek vyplivnout do vesmíru rychlostí téměř světla v planoucích věžích astrofyzici nazývají “ relativistické trysky.“

a černá díra ve středu Panny A (nazývaná také Messier 87) je proslulá svými působivými tryskami, chrlí hmotou a zářením po celém vesmíru. Jeho relativistické trysky jsou tak obrovské, že mohou zcela uniknout okolní galaxii.

Hubbleův snímek z roku 1998 ukazuje relatavistické Letadlo unikající Panně a. (Image credit: J. a. Biretta et al., Hubble Heritage Team (STScI /aura), NASA)

a fyzici znají široké tahy toho, jak se to děje: materiál zrychluje na extrémní rychlosti, když dobře padá do gravitace černé díry, pak některé z nich uniknou při zachování této setrvačnosti. Vědci však nesouhlasí s podrobnostmi o tom, jak se to děje. Tento obrázek a související dokumenty zatím nenabízejí žádné podrobnosti.

Bonning řekl, že bude otázkou propojení pozorování dalekohledu event Horizons-které pokrývají poměrně malé množství prostoru – s mnohem většími obrazy relativistických trysek.

zatímco fyzici ještě nemají odpovědi, řekla, existuje velká šance, že přijdou brzy — zvláště poté, co spolupráce vytvoří obrazy svého druhého cíle: supermasivní černé díry Sagittarius a* ve středu naší vlastní galaxie, která neprodukuje trysky jako Panna A. porovnání těchto dvou obrázků by podle ní mohlo nabídnout určitou jasnost.

jak do sebe zapadají obecná relativita a kvantová mechanika?

kdykoli se fyzici sejdou, aby mluvili o opravdu vzrušujícím novém objevu, můžete očekávat, že uslyšíte někoho, kdo navrhne, že by to mohlo pomoci vysvětlit “ kvantovou gravitaci.“

je to proto, že kvantová gravitace je ve fyzice velkou neznámou. Asi století fyzici pracovali s použitím dvou různých sad pravidel: obecná relativita, která pokrývá velmi velké věci, jako je gravitace, a kvantová mechanika, která pokrývá velmi malé věci. Problém je, že tato dvě pravidla si přímo odporují. Kvantová mechanika neumí vysvětlit gravitaci a relativita neumí vysvětlit kvantové chování.

jednoho dne fyzici doufají, že spojí tyto dva dohromady ve Velké sjednocené teorii, pravděpodobně zahrnující nějaký druh kvantové gravitace.

a před dnešním oznámením se spekulovalo, že by to mohlo zahrnovat nějaký průlom v této věci. (Kdyby předpovědi obecné relativity nebyly potvrzeny v obraze,posunulo by to míč dopředu.) Během zpravodajského briefingu od National Science Foundation Avery Broderick, fyzik z University of Waterloo v Kanadě a spolupracovník na projektu, navrhl, že by takové odpovědi mohly přijít.

ale Bonning byl k tomuto tvrzení skeptický. Tento obraz byl z hlediska obecné relativity zcela nepřekvapivý, takže nenabízel žádnou novou fyziku, která by mohla uzavřít mezeru mezi oběma poli, řekl Bonning.

přesto není šílené, že lidé doufají v odpovědi z tohoto druhu pozorování, řekla, protože okraj stínu černé díry přináší relativistické síly do malých prostor kvantové velikosti.

„očekávali bychom, že uvidíme kvantovou gravitaci velmi, velmi blízko horizontu událostí nebo velmi, velmi brzy v raném vesmíru,“ řekla.

ale při stále rozmazaném rozlišení dalekohledu event Horizons, řekla, že tyto druhy efektů pravděpodobně nenajdeme, ani s plánovanými aktualizacemi.

byly teorie Stephena Hawkinga stejně správné jako Einsteinovy?

fyzik Stephen Hawking je největší raný příspěvek k fyzice byla myšlenka “ Hawking záření — – že černé díry nejsou ve skutečnosti černé, ale emitují malé množství záření v průběhu času. Výsledek byl nesmírně důležitý, protože ukázal, že jakmile černá díra přestane růst, začne se velmi pomalu zmenšovat ze ztráty energie.

ale dalekohled event Horizons tuto teorii nepotvrdil ani nevyvrátil, řekl Bonning, ne že by to někdo očekával.

obří černé díry, jako je ta v Panně A, podle ní emitují jen minimální množství Hawkingova záření ve srovnání s jejich celkovou velikostí. Zatímco naše nejpokročilejší nástroje nyní mohou detekovat jasná světla svých horizontů událostí, existuje jen malá šance, že někdy budou dráždit ultramasivní záři povrchu supermasivní černé díry.

tyto výsledky, řekla, budou pravděpodobně pocházet z nejmenších černých děr-teoretických, krátkodobých objektů tak malých, že byste mohli uzavřít celý jejich horizont událostí v ruce. S příležitostí pro zblízka pozorování, a mnohem více záření k dispozici ve srovnání s jejich celkovou velikostí, lidé by nakonec mohli přijít na to, jak vyrobit nebo najít jeden a detekovat jeho záření.

co jsme se tedy z tohoto obrázku vlastně naučili?

nejprve se fyzici dozvěděli, že Einstein měl opět pravdu. Okraj stínu, pokud vidí dalekohled event Horizons, je dokonalým kruhem, stejně jako fyzici ve 20. století pracující s einsteinovými rovnicemi obecné relativity předpovídali.

„nemyslím si, že by někdo měl být překvapen, když projde další test obecné relativity,“ řekl Bonning. „Kdyby šli na pódium a řekli, že se obecná relativita zlomila, spadl bych ze židle.“

výsledkem s bezprostřednějšími praktickými důsledky bylo, že obraz umožnil vědcům přesně měřit hmotnost této supermasivní černé díry, která leží 55 milionů světelných let daleko v srdci galaxie Panna. Je 6,5 miliardkrát hmotnější než naše Slunce.

to je velký problém, řekl Bonning, protože by to mohlo změnit způsob, jakým fyzici váží supermasivní černé díry v srdcích jiných, vzdálenějších nebo menších galaxií.

právě teď mají fyzici docela přesné měření hmotnosti supermasivní černé díry v srdci Mléčné dráhy, řekl Bonning, protože mohou sledovat, jak její gravitace pohybuje jednotlivými hvězdami ve svém okolí.

ale v jiných galaxiích naše dalekohledy nevidí pohyby jednotlivých hvězd, řekla. Fyzici jsou tedy přilepeni k drsnějším měřením: Jak hmota černé díry ovlivňuje světlo přicházející z různých vrstev hvězd v galaxii, nebo jak její hmota ovlivňuje světlo přicházející z různých vrstev volně plovoucího plynu v galaxii.

ale tyto výpočty jsou nedokonalé, řekla.

„musíte modelovat velmi složitý systém,“ řekla.

a tyto dvě metody nakonec přinášejí poněkud odlišné výsledky v každé galaxii, kterou pozorují fyzici. Ale alespoň pro černou díru v Panně A, nyní víme, že jedna metoda je správná.

“ naše určení 6.5 miliard solárních hmot skončí přistáním přímo na vrcholu těžšího stanovení hmotnosti, “ uvedla na zpravodajském briefingu sera Markoff, astrofyzik z Amsterdamské univerzity a spolupracovník projektu.

to neznamená, že fyzici se k tomuto přístupu pro měření hmoty černé díry prostě přesunou, řekl Bonning. Nabízí však důležitý datový bod pro zpřesnění budoucích výpočtů.

  • největší nevyřešené záhady ve fyzice
  • 12 nejpodivnějších objektů ve vesmíru
  • nejvzdálenější představy Stephena Hawkinga o černých dírách

původně publikováno na živé vědě.

Poslední zprávy

{{ název článku }}

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.