Publisert Legg igjen en kommentar

3 Store Spørsmål Bildet Av Det Sorte Hullet Svarte ikke

et internasjonalt nettverk av radioteleskoper har produsert det første nærbildet av et svart hulls skygge, som forskere avslørte i morges (10. April). Samarbeidet, Kalt Event Horizon Telescope, bekreftet tiår med spådommer om hvordan lys ville oppføre seg rundt disse mørke objektene, og satte scenen for en ny epoke med svart hull astronomi.

«fra en skala fra null til fantastisk, det var fantastisk,» sa erin Bonning, en astrofysiker og svart hullforsker Ved Emory University som ikke var involvert i bildebehandlingsarbeidet.

«Når det er sagt, var det det jeg forventet,» fortalte Hun Live Science.

kunngjøringen, plaget i omtrent en og en halv time på forhånd, klarte å være både utrolig spennende og nesten helt uten overraskende detaljer eller ny fysikk. Fysikken brøt ikke sammen. Ingen uventede egenskaper av svarte hull ble avslørt. Selve bildet var nesten en perfekt match for illustrasjoner av svarte hull vi er vant til å se i vitenskap og popkultur. Den store forskjellen er at det er en hel masse blurrier.

det var flere viktige spørsmål knyttet til svarte hull som forblir uløste, Men Bonning sa.

hvordan produserer sorte hull sine enorme stråler av varm, rask materie?

alle supermassive sorte hull har evnen til å tygge opp nærliggende materie, absorbere det meste av det forbi deres hendelseshorisonter, og spytte resten ut i rommet med nær lyshastighet i flammende tårn astrofysikere kaller » relativistiske stråler.»

og det svarte hullet i Midten Av Virgo a (Også kalt Messier 87) er beryktet for sine imponerende stråler, spytter materie og stråling over hele rommet. Dens relativistiske stråler er så store at de fullt ut kan unnslippe den omkringliggende galaksen.

Et 1998 Hubble-bilde viser den relatavistiske jetflyet som rømmer Virgo A. (Bilde kreditt: J. A. Biretta et al., Hubble Heritage Team (STSCI / AURA), NASA)

og fysikere kjenner de brede slagene av hvordan dette skjer: materialet akselererer til ekstreme hastigheter når det faller inn i det svarte hullets tyngdekraft, så unngår noe av det mens det beholder den tregheten. Men forskere er uenige om detaljene om hvordan dette skjer. Dette bildet og tilhørende papirer gir ennå ikke noen detaljer.

Å Finne ut det, Sa Bonning, vil være et spørsmål om å knytte Event Horizons Teleskop observasjoner — som dekker en ganske liten mengde plass — med de mye større bildene av relativistiske stråler.

mens fysikere ennå ikke har svar, sa hun, er det en god sjanse for at de kommer snart — spesielt når samarbeidet produserer bilder av sitt andre mål: det supermassive sorte hullet Skytten a * i sentrum av vår egen galakse, som ikke produserer jetfly som Virgo A. Sammenligning av de to bildene, sa hun, kan gi litt klarhet.

hvordan passer generell relativitet og kvantemekanikk sammen?

Når fysikere kommer sammen for å snakke om en virkelig spennende ny oppdagelse, kan du forvente å høre noen foreslå at det kan bidra til å forklare » quantum gravity.»

det er fordi kvantegravitasjon er det store ukjente i fysikk. I omtrent et århundre har fysikere jobbet med to forskjellige sett med regler: Generell relativitet, som dekker veldig store ting som tyngdekraften, og kvantemekanikk, som dekker svært små ting. Problemet er at de to regelbøkene motsier hverandre direkte. Kvantemekanikk kan ikke forklare tyngdekraften, og relativitet kan ikke forklare kvanteadferd.

en Dag håper fysikere å knytte de to sammen i en stor enhetlig teori, som sannsynligvis involverer en slags kvantvektighet.

og før kunngjøringen i dag var det spekulasjoner om at det kunne inkludere noe gjennombrudd om emnet. (Hvis generell relativitets spådommer ikke hadde blitt båret ut i bildet, ville det ha flyttet ballen fremover.) Under en nyhetsbriefing fra National Science Foundation foreslo Avery Broderick, en fysiker ved University Of Waterloo I Canada, og en samarbeidspartner på prosjektet, at slike svar kunne komme.

Men Bonning var skeptisk til den påstanden. Dette bildet var helt overraskende fra et generelt relativitetsperspektiv, så det ga ingen ny fysikk som kunne lukke gapet mellom de to feltene, Sa Bonning.

Likevel er det ikke gal at folk håper på svar fra denne typen observasjon, sa hun, fordi kanten av et svart hulls skygge bringer relativistiske krefter inn i små, kvantestørrelsesrom.

«vi forventer å se kvantegravitasjon veldig, veldig nær hendelseshorisonten eller veldig, veldig tidlig i det tidlige universet,» sa hun.

men ved Den fortsatt uklare oppløsningen Av Event Horizons Telescope, sa hun, er det ikke sannsynlig at vi finner slike effekter, selv med planlagte oppgraderinger innkommende.

Var Stephen Hawkings teorier like korrekte som Einsteins?

fysikeren Stephen Hawkings største tidlige karrierebidrag til fysikk var ideen om » Hawking-stråling — – at svarte hull egentlig ikke er svarte, men avgir små mengder stråling over tid. Resultatet var enormt viktig, fordi det viste at når et svart hull slutter å vokse, vil det begynne å sakte krympe fra energitapet.

Men Event Horizons Telescope bekreftet eller nektet ikke denne teorien, Sa Bonning, ikke at noen forventet det.

Gigantiske sorte hull som Den I Virgo A, sa hun, avgir bare små mengder Hawking-stråling i forhold til deres totale størrelse. Mens våre mest avanserte instrumenter nå kan oppdage de sterke lysene i hendelseshorisonten, er det liten sjanse for at de noen gang vil plage ut den ultra-dim gløden av et supermassivt svart hulls overflate.

disse resultatene, sa hun, vil trolig komme fra de minste sorte hullene — teoretiske, kortvarige gjenstander så små at du kan legge hele hendelseshorisonten i hånden din. Med mulighet for nært observasjoner, og mye mer stråling tilgjengelig i forhold til deres totale størrelse, kan mennesker til slutt finne ut hvordan man skal produsere eller finne en og oppdage strålingen.

så hva lærte vi egentlig av dette bildet?

først lærte fysikere At Einstein hadde rett, igjen. Kanten av skyggen, så langt Event Horizons Telescope kan se, er en perfekt sirkel, akkurat som fysikere i Det 20. århundre som arbeider Med Einsteins ligninger av generell relativitet spådde.

«jeg tror ikke noen bør bli overrasket når enda en test av generell relativitet passerer,» Sa Bonning. «Hvis de hadde gått på scenen og sagt at generell relativitet hadde brutt, ville jeg ha falt av stolen min.»

resultatet med mer umiddelbare, praktiske implikasjoner, sa hun, var at bildet gjorde det mulig for forskere å nøyaktig måle massen av dette supermassive sorte hullet, som sitter 55 millioner lysår unna i Hjertet Av Virgo en galakse. Den er 6,5 milliarder ganger mer massiv enn vår egen sol.

Det er en stor sak, Sa Bonning, fordi det kan forandre måten fysikere veier de supermassive sorte hullene i hjerter til andre, fjernere eller mindre galakser.

akkurat nå har fysikere en ganske presis måling av massen av det supermassive sorte hullet i Hjertet Av Melkeveien, Sa Bonning, fordi De kan se hvordan tyngdekraften beveger individuelle stjerner i nabolaget.

men i andre galakser kan ikke våre teleskoper se bevegelsene til individuelle stjerner, sa hun. Så fysikere sitter fast med grovere målinger: Hvordan det sorte hullets masse påvirker lyset som kommer fra forskjellige lag av stjerner i galaksen, eller hvordan massen påvirker lyset som kommer fra forskjellige lag av fritt flytende gass i galaksen.

men disse beregningene er ufullkomne, sa hun.

«Du må modellere et veldig komplekst system,» sa hun.

Og de to metodene ender opp med å produsere noe forskjellige resultater i hver galakse fysikere observerer. Men i det minste for det svarte hullet I Virgo A, vet vi nå at en metode er riktig.

» vår bestemmelse av 6.5 milliarder solmasser ender opp med å lande rett på toppen av den tyngre massebestemmelsen fra, » Sa Sera Markoff, en astrofysiker fra Universitetet I Amsterdam og en samarbeidspartner på prosjektet i nyhetsbriefingen.

det betyr ikke at fysikere bare vil flytte engros til den tilnærmingen for å måle sorte hullmasser, Sa Bonning. Men det gir et viktig datapunkt for raffinering av fremtidige beregninger.

  • De Største Uløste Mysteriene I Fysikk
  • De 12 Merkeligste Objektene I Universet
  • Stephen Hawkings Mest Fjerne Ideer Om Sorte Hull

opprinnelig publisert På Live Science.

Siste nytt

{{ artikkelnavn }}

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.