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3巨大な質問ブラックホールの画像は答えなかった

電波望遠鏡の国際ネットワークは、科学者たちが今朝明らかにしたブラックホールの影の史上初のクローズアップ画像を制作しました(4月10日)。 Event Horizon Telescopeと呼ばれるこの共同研究は、これらの暗い物体の周りで光がどのように振る舞うかの数十年の予測を確認し、ブラックホール天文学の新しい時代の舞台を設定しました。

「ゼロのスケールから驚くべきスケールまで、それは驚くべきものでした」と、イメージングの努力に関与していなかったエモリー大学の天体物理学者でブラッ

「それは言った、それは私が期待していたことだった」と彼女はLive Scienceに語った。

この発表は、約1週間半前にからかわれ、信じられないほど刺激的で、驚くべき詳細や新しい物理学をほとんど完全に欠いていました。 物理学は崩壊しませんでした。 ブラックホールの予想外の特徴は明らかにされなかった。 画像自体は、私たちが科学やポップカルチャーで見慣れているブラックホールのイラストにほぼ完璧にマッチしていました。 大きな違いは、それが全体の多くのぼやけているということです。

ブラックホールに関連するいくつかの重要な質問は未解決のままでしたが、Bonning氏は述べています。

ブラックホールはどのようにして高温で速い物質の巨大なジェットを生成するのですか?

すべての超大質量ブラックホールは、近くの物質を噛んで、その大部分をイベントの地平線を過ぎて吸収し、残りの部分を燃える塔で光速近くで宇宙”

そして、乙女座Aの中心にあるブラックホール(メシエ87とも呼ばれる)は、その印象的なジェットで有名で、宇宙全体に物質と放射線を噴出しています。 その相対論的ジェットは非常に巨大で、周囲の銀河を完全に脱出することができます。

1998年のハッブルの画像は、おとめ座Aを脱出する関連性のあるジェットを示している。 (画像クレジット:J.A.Biretta et al.、ハッブルヘリテージチーム(STScI/AURA)、NASA)

そして、物理学者は、これがどのように起こるかの広いストロークを知っている:材料は、それがブラックホールの重力によく落ちるように極端な速度に加速し、その慣性を保持しながら、そのうちのいくつかは逃げます。 しかし、科学者たちは、これがどのように起こるかの詳細については反対しています。 この画像と関連する論文はまだ詳細を提供していません。

それを理解することは、Event Horizons望遠鏡の観測(かなり少量の空間をカバーする)を相対論的ジェットのはるかに大きな画像と結びつけることの問題で

物理学者はまだ答えを持っていないが、彼女は言った、彼らはすぐに来ることを良いチャンスがある—特にコラボレーションがその第二のターゲットの画像を生成したら:乙女座Aのようなジェットを生成しない私たち自身の銀河系の中心にある超大質量ブラックホール射手座A*。二つの画像を比較すると、いくつかの明快さを提供するかもしれないと彼女は言った。

一般相対性理論と量子力学はどのように適合しますか?

物理学者が集まって本当に刺激的な新しい発見について話すたびに、誰かがそれが”量子重力”を説明するのに役立つかもしれないと提案するのを「

それは、量子重力が物理学では未知の偉大なものだからです。 重力のような非常に大きなものをカバーする一般相対性理論と、非常に小さなものをカバーする量子力学:約一世紀のために、物理学者は、ルールの二つの異な 問題は、これら二つのルールブックが互いに直接矛盾することです。 量子力学は重力を説明することはできず、相対性理論は量子挙動を説明することはできません。

いつか、物理学者は、ある種の量子重力を含む可能性の高い、壮大な統一理論で両者を結びつけることを望んでいます。

そして、今日の発表の前に、それにはこの主題に関するいくつかの突破口が含まれるかもしれないという憶測がありました。 (一般相対性理論の予測が画像に記載されていなかった場合、それはボールを前方に移動させたでしょう。 カナダのウォータールー大学の物理学者でプロジェクトの協力者であるAvery Broderickは、National Science Foundationの記者会見で、これらの種類の答えが来るかもしれないと提案しました。

だが、ボニングはその主張に懐疑的だった。 このイメージは一般相対性理論の観点からは全く驚くべきものではなかったので、2つの分野の間のギャップを閉じるかもしれない新しい物理学を提供しなかった、とBonningは言った。

それでも、ブラックホールの影の端が相対論的な力を小さな量子サイズの空間にもたらすので、人々がこの種の観察からの答えを望むのは狂ってい

「我々は、量子重力が事象の地平線に非常に近い、または初期の宇宙の非常に早い時期に見ることを期待するだろう」と彼女は言った。

しかし、Event Horizons Telescopeのまだぼやけた解像度では、計画されたアップグレードが入っても、そのような種類の効果を見つける可能性は低いと彼女は言いました。

スティーヴン-ホーキングの理論はアインシュタインの理論と同じくらい正しかったのですか?

物理学者スティーブン-ホーキングの初期の物理学への最大の貢献は、ブラックホールは実際には黒ではなく、時間の経過とともに少量の放射線を放出するという”ホーキング放射”という考えでした。 それはブラックホールが成長を停止すると、それは非常にゆっくりとエネルギー損失から縮小を開始することを示したので、結果は、非常に重要でした。

しかし、Event Horizons Telescopeはこの理論を確認したり否定したりしなかった、Bonningは言った、誰もそれを期待していなかった。

おとめ座Aのような巨大ブラックホールは、全体の大きさに比べて最小限のホーキング放射しか放出しないと彼女は言った。 私たちの最も先進的な機器は、今、彼らのイベントの地平線の明るい光を検出することができますが、彼らは今まで超大質量ブラックホールの表面の超薄暗い輝きをいじめるだろうということはほとんどチャンスがありません。

これらの結果は、最も小さいブラックホールから来る可能性が高いと彼女は言いました—理論的で短命のオブジェクトは、あなたがあなたの手に 間近で観察する機会があり、全体的なサイズに比べてはるかに多くの放射線が利用可能であるため、人間は最終的にどのように放射線を生成または

では、この画像から実際に何を学びましたか?

まず、物理学者はアインシュタインが正しいことをもう一度学びました。 影の端は、Event Horizons Telescopeが見ることができる限り、アインシュタインの一般相対性理論の方程式を扱う20世紀の物理学者が予測したように、完全な円です。

「一般相対性理論のさらに別のテストが合格したとき、誰も驚かれるべきではないと思います」とBonning氏は述べています。 「彼らがステージを歩いて、一般相対性理論が壊れていると言ったら、私は椅子から落ちていたでしょう。”

より直接的で実用的な意味を持つ結果は、この画像により、科学者はおとめ座A銀河の中心に55万光年離れたこの超大質量ブラックホールの質量を正確に測定できるようになったと彼女は言った。 私たちの太陽の65億倍の大きさです。

それは、物理学者が他の、より遠い、またはより小さい銀河の中心にある超大質量ブラックホールの重量を量る方法を変える可能性があるため、Bonningは言

今、物理学者は天の川の中心にある超大質量ブラックホールの質量をかなり正確に測定している、とBonningは言った、彼らはその重力がその近隣の個々の星をどのように動かすかを見ることができるからである。

しかし、他の銀河では、私たちの望遠鏡は個々の星の動きを見ることができません、と彼女は言いました。 物理学者はより粗い測定に固執しています: ブラックホールの質量が銀河内の星の異なる層から来る光にどのように影響するか、またはその質量が銀河内の自由浮遊ガスの異なる層から来る光にどのように影響するか。

しかし、それらの計算は不完全だ、と彼女は言った。

「非常に複雑なシステムをモデル化する必要があります」と彼女は言いました。

そして、二つの方法は、物理学者が観察するすべての銀河で多少異なる結果を生み出すことになります。 しかし、少なくとも乙女座Aのブラックホールについては、1つの方法が正しいことがわかりました。

“私たちの決意6.アムステルダム大学の天体物理学者でプロジェクトの協力者であるSera Markoffは、記者会見で述べています。

それは、物理学者がブラックホールの質量を測定するためのそのアプローチに卸売りすることを意味するものではない、とBonning氏は述べている。 しかし、将来の計算を洗練するための重要なデータポイントを提供します。

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