Posted on Hozzászólás most!

3 hatalmas kérdés a fekete lyuk képe nem válaszolt

a rádióteleszkópok nemzetközi hálózata elkészítette a fekete lyuk árnyékának első közeli képét, amelyet a tudósok ma reggel (április 10-én) tártak fel. Az Event Horizon Telescope (Event Horizon Telescope) elnevezésű együttműködés több évtizedes jóslatokat támasztott alá arról, hogy a fény hogyan fog viselkedni e sötét objektumok körül, és előkészítette a terepet a fekete lyukak csillagászatának új korszakához.

“a nullától a bámulatosig terjedő skálán elképesztő volt” – mondta Erin Bonning, az Emory Egyetem asztrofizikusa és fekete lyuk kutatója, aki nem vett részt a képalkotási erőfeszítésekben.

“ez azt mondta, ez volt az, amit vártam” – mondta a Live Science-nek.

a bejelentés, amelyet körülbelül másfél héttel korábban ugrattak, hihetetlenül izgalmasnak bizonyult, és szinte teljesen mentes volt a meglepő részletektől vagy az új fizikától. A fizika nem romlott el. A fekete lyukak váratlan jellemzőit nem fedezték fel. Maga a kép szinte tökéletesen illeszkedik a fekete lyukak illusztrációihoz, amelyeket a tudományban és a popkultúrában szoktunk látni. A nagy különbség az, hogy sokkal homályosabb.

a fekete lyukakkal kapcsolatban számos fontos kérdés maradt megoldatlan, mondta Bonning.

hogyan állítják elő a fekete lyukak hatalmas, forró, gyors anyagsugaraikat?

minden szupermasszív fekete lyuk képes megrágni a közeli anyagot, annak nagy részét elnyelni az eseményhorizonton túl, a maradékot pedig közel fénysebességgel kiköpni az űrbe az asztrofizikusok által “relativisztikus fúvókáknak” nevezett lángoló tornyokban.”

és a Virgo A közepén lévő fekete lyuk (más néven Messier 87) híres lenyűgöző sugárhajtóműveiről, amelyek anyagot és sugárzást szórnak az űrben. Relativisztikus fúvókái olyan hatalmasak, hogy teljes mértékben elkerülhetik a környező galaxist.

egy 1998-as Hubble-képen a Virgo A elől menekülő relatavisztikus sugárhajtómű látható. (Kép jóváírás: J. A. Biretta et al., Hubble örökség csapat (STScI /AURA), NASA)

a fizikusok tudják, hogy ez hogyan történik: az anyag extrém sebességre gyorsul, amikor a fekete lyuk gravitációs kútjába esik, majd egy része elmenekül, miközben megtartja ezt a tehetetlenséget. De a tudósok nem értenek egyet azzal kapcsolatban, hogy ez hogyan történik. Ez a kép és a kapcsolódó dokumentumok még nem tartalmaznak részleteket.

ennek kiderítése — mondta Bonning — az Event Horizons távcső megfigyeléseinek összekapcsolása lesz-amelyek meglehetősen kis helyet fednek le-a relativisztikus fúvókák sokkal nagyobb képeivel.

bár a fizikusoknak még nincs válaszuk, azt mondta, jó esély van arra, hogy hamarosan jönnek — különösen akkor, ha az együttműködés képeket készít a második célpontjáról: a szupermasszív fekete lyukról, a Sagittarius a* – ról a saját galaxisunk közepén, amely nem hoz létre olyan fúvókákat, mint a Virgo A-K.

hogyan illeszkedik egymáshoz az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika?

amikor a fizikusok összejönnek, hogy egy igazán izgalmas új felfedezésről beszéljenek, számíthat arra, hogy valaki azt sugallja, hogy ez segíthet megmagyarázni “kvantum gravitáció.”

ez azért van, mert a kvantum gravitáció a fizika nagy ismeretlen. Körülbelül egy évszázadon keresztül a fizikusok két különböző szabályrendszert alkalmaztak: az általános relativitáselméletet, amely nagyon nagy dolgokra terjed ki, mint például a gravitáció, és a kvantummechanikát, amely nagyon kis dolgokra terjed ki. A probléma az, hogy ez a két szabálykönyv közvetlenül ellentmond egymásnak. A kvantummechanika nem tudja megmagyarázni a gravitációt, és a relativitás sem tudja megmagyarázni a kvantum viselkedését.

egy nap a fizikusok remélik, hogy összekapcsolják a kettőt egy nagy egységes elméletben, valószínűleg valamilyen kvantum gravitációval.

és a mai bejelentés előtt spekulációk voltak arról, hogy némi áttörést jelenthet a témában. (Ha az általános relativitáselmélet előrejelzéseit nem támasztották volna alá a képen, az előremozdította volna a labdát. A National Science Foundation egyik sajtótájékoztatóján Avery Broderick, a kanadai Waterloo Egyetem fizikusa és a projekt egyik munkatársa felvetette, hogy ilyen válaszok érkezhetnek.

de Bonning szkeptikus volt ezzel az állítással kapcsolatban. Ez a kép az általános relativitáselmélet szempontjából teljesen meglepő volt, ezért nem kínált olyan új fizikát, amely megszüntetné a két mező közötti szakadékot-mondta Bonning.

mégis, nem őrültség, hogy az emberek válaszokat várnak az ilyen megfigyelésekből, mondta, mert a fekete lyuk árnyékának széle relativisztikus erőket hoz apró, kvantum méretű terekbe.

“arra számítunk, hogy a kvantum gravitációt nagyon, nagyon közel látjuk az eseményhorizonthoz, vagy nagyon, nagyon korán a korai univerzumban” – mondta.

de az Event Horizons teleszkóp még mindig homályos felbontása szerint nem valószínű, hogy ilyen hatásokat találnánk, még a tervezett frissítések beérkezésekor sem.

Stephen Hawking elméletei ugyanolyan helyesek voltak, mint Einsteiné?

Stephen Hawking fizikus karrierjének legnagyobb hozzájárulása a fizikához a “Hawking-sugárzás” gondolata volt — hogy a fekete lyukak valójában nem feketék, de idővel kis mennyiségű sugárzást bocsátanak ki. Az eredmény rendkívül fontos volt, mert megmutatta, hogy ha egy fekete lyuk megáll a növekedésben, akkor nagyon lassan zsugorodik az energiaveszteségtől.

de az Event Horizons teleszkóp nem erősítette meg vagy cáfolta ezt az elméletet, mondta Bonning, nem mintha bárki is számított volna rá.

az óriás fekete lyukak, mint például a Virgo A, csak minimális mennyiségű Hawking sugárzást bocsátanak ki teljes méretükhöz képest. Míg a legfejlettebb műszereink már képesek érzékelni az eseményhorizontok fényes fényeit, kevés esély van arra, hogy valaha is kigúnyolják a szupermasszív fekete lyuk felületének ultra-homályos fényét.

ezek az eredmények valószínűleg a legapróbb fekete lyukakból származnak — elméleti, rövid életű tárgyak, amelyek olyan kicsik, hogy az egész eseményhorizontjukat a kezedbe zárhatják. A közeli megfigyelések lehetőségével és a teljes méretükhöz képest sokkal több sugárzással az emberek végül kitalálhatják, hogyan lehet előállítani vagy megtalálni, és észlelni a sugárzását.

tehát mit tanultunk valójában ebből a képből?

először is, a fizikusok megtudták, hogy Einsteinnek ismét igaza volt. Az árnyék széle, amennyire az Event Horizons távcső látja, tökéletes kör, ahogyan azt a 20.századi fizikusok megjósolták Einstein általános relativitáselméletével.

“nem hiszem, hogy bárki meglepődne, amikor az általános relativitáselmélet újabb tesztje átmegy” – mondta Bonning. “Ha azt mondták volna a színpadon, hogy az általános relativitáselmélet elromlott, leestem volna a székemről.”

az azonnali, gyakorlati következményekkel járó eredmény az volt, hogy a kép lehetővé tette a tudósok számára, hogy pontosan megmérjék ennek a szupermasszív fekete lyuknak a tömegét, amely 55 millió fényévnyire fekszik a Virgo a galaxis szívében. 6,5 milliárdszor nagyobb tömegű, mint a napunk.

ez nagy dolog, mondta Bonning, mert megváltoztathatja a fizikusok súlyát a szupermasszív fekete lyukak más, távolabbi vagy kisebb galaxisok szívében.

jelenleg a fizikusok meglehetősen pontosan mérik a Tejútrendszer szívében lévő szupermasszív fekete lyuk tömegét, bonning szerint, mert megfigyelhetik, hogy a gravitáció hogyan mozgatja az egyes csillagokat a szomszédságában.

de más galaxisokban a teleszkópjaink nem látják az egyes csillagok mozgását, mondta. Tehát a fizikusok durvább mérésekkel ragadnak meg: Hogyan befolyásolja a fekete lyuk tömege a galaxis különböző csillagrétegeiből érkező fényt, vagy hogyan befolyásolja tömege a galaxis különböző szabadon lebegő gázrétegeiből érkező fényt.

de ezek a számítások tökéletlenek, mondta.

“nagyon összetett rendszert kell modellezni” – mondta.

és a két módszer végül némileg eltérő eredményeket produkál minden galaxis fizikusnál. De legalább a Szűz a fekete lyuk esetében most már tudjuk, hogy az egyik módszer helyes.

” a mi meghatározása 6.5 milliárd naptömeg landol közvetlenül a nagyobb tömeg meghatározása felett ” – mondta Sera Markoff, az Amszterdami Egyetem asztrofizikusa és a projekt egyik munkatársa.

ez nem jelenti azt, hogy a fizikusok csak a fekete lyukak tömegének mérésére szolgáló megközelítésre fognak áttérni, mondta Bonning. De fontos adatpontot kínál a jövőbeli számítások finomításához.

  • a fizika legnagyobb megoldatlan rejtélyei
  • a világegyetem 12 legfurcsább objektuma
  • Stephen Hawking legtávolabbi elképzeléseit a fekete lyukakról

eredetileg a Live Science-ben tették közzé.

Friss hírek

{{ cikknév }}

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.