Publicat pe Lasă un comentariu

3 întrebări uriașe imaginea găurii negre nu a răspuns

o rețea internațională de radiotelescoape a produs prima imagine de aproape a umbrei unei găuri negre, pe care oamenii de știință au dezvăluit-o în această dimineață (10 aprilie). Colaborarea, numită Event Horizon Telescope, a confirmat decenii de predicții despre modul în care lumina se va comporta în jurul acestor obiecte întunecate și a pregătit scena pentru o nouă eră a astronomiei găurilor negre.

„de la o scară de la zero la uimitor, a fost uimitor”, a spus Erin Bonning, astrofizician și cercetător al găurilor negre la Universitatea Emory, care nu a fost implicat în efortul de imagistică.

„acestea fiind spuse, a fost ceea ce mă așteptam”, a spus ea pentru Live Science.

anunțul, tachinat cu aproximativ o săptămână și jumătate în avans, a reușit să fie atât incredibil de interesant, cât și aproape complet lipsit de detalii surprinzătoare sau de fizică nouă. Fizica nu s-a stricat. Nu au fost dezvăluite caracteristici neașteptate ale găurilor negre. Imaginea în sine a fost aproape o potrivire perfectă pentru ilustrațiile găurilor negre pe care suntem obișnuiți să le vedem în știință și cultura pop. Marea diferență este că este mult mai neclară.

au existat câteva întrebări importante legate de găurile negre care au rămas nerezolvate, totuși, a spus Bonning.

Cum Produc găurile negre jeturile lor enorme de materie fierbinte și rapidă?

toate găurile negre supermasive au capacitatea de a mesteca materia din apropiere, de a absorbi cea mai mare parte a acesteia dincolo de orizonturile lor de evenimente și de a scuipa restul în spațiu cu o viteză aproape de lumină în turnurile aprinse pe care astrofizicienii le numesc „jeturi relativiste”.”

și gaura neagră din Centrul Virgo A (numită și Messier 87) este cunoscută pentru jeturile sale impresionante, care împrăștie materie și radiații peste tot în spațiu. Jeturile sale relativiste sunt atât de mari încât pot scăpa pe deplin de galaxia din jur.

o imagine Hubble din 1998 arată jetul relatavistic care scapă de Fecioara A. (Credit imagine: J. A. Biretta și colab., Echipa Hubble Heritage (STScI /aura), NASA)

iar fizicienii cunosc loviturile largi ale modului în care se întâmplă acest lucru: Materialul accelerează la viteze extreme pe măsură ce cade în puțul gravitațional al găurii negre, apoi o parte din el scapă în timp ce păstrează acea inerție. Dar oamenii de știință nu sunt de acord cu privire la detaliile despre cum se întâmplă acest lucru. Această imagine și documentele asociate nu oferă încă detalii.

să ne dăm seama, a spus Bonning, va fi o chestiune de a lega observațiile telescopului Event Horizons — care acoperă o cantitate destul de mică de spațiu — cu imaginile mult mai mari ale jeturilor relativiste.

în timp ce fizicienii nu au încă răspunsuri, a spus ea, există șanse mari să vină în curând — mai ales odată ce colaborarea produce imagini ale celei de-a doua ținte: gaura neagră supermasivă Sagetator a* din centrul galaxiei noastre, care nu produce jeturi precum Virgo A. Compararea celor două imagini, a spus ea, ar putea oferi o anumită claritate.

cum se potrivesc relativitatea generală și mecanica cuantică?

ori de câte ori fizicienii se reunesc pentru a vorbi despre o nouă descoperire cu adevărat interesantă, vă puteți aștepta să auziți pe cineva sugerând că ar putea ajuta la explicarea „gravitației cuantice.”

asta pentru că gravitația cuantică este marea necunoscută în fizică. Timp de aproximativ un secol, fizicienii au lucrat folosind două seturi diferite de reguli: relativitatea generală, care acoperă lucruri foarte mari precum gravitația, și mecanica cuantică, care acoperă lucruri foarte mici. Problema este că aceste două reguli se contrazic direct. Mecanica cuantică nu poate explica gravitația, iar relativitatea nu poate explica comportamentul cuantic.

într-o zi, fizicienii speră să le lege pe cele două într-o mare teorie unificată, implicând probabil un fel de gravitație cuantică.

și înainte de anunțul de astăzi, au existat speculații că ar putea include unele progrese pe această temă. (Dacă predicțiile relativității generale nu ar fi fost confirmate în imagine, asta ar fi mutat mingea înainte. În timpul unui briefing de presă de la National Science Foundation, Avery Broderick, fizician la Universitatea Waterloo din Canada și colaborator la proiect, a sugerat că aceste tipuri de răspunsuri ar putea veni.

dar Bonning a fost sceptic cu privire la această afirmație. Această imagine nu a fost deloc surprinzătoare din perspectiva relativității generale, așa că nu a oferit nicio fizică nouă care ar putea închide decalajul dintre cele două câmpuri, a spus Bonning.

cu toate acestea, nu este o nebunie că oamenii speră la răspunsuri din acest tip de observație, a spus ea, deoarece marginea umbrei unei găuri negre aduce forțe relativiste în spații mici, de dimensiuni cuantice.

„ne-am aștepta să vedem gravitația cuantică foarte, foarte aproape de orizontul evenimentelor sau foarte, foarte devreme în universul timpuriu”, a spus ea.

dar la rezoluția încețoșată a telescopului Event Horizons, a spus ea, este puțin probabil să găsim astfel de efecte, chiar și cu upgrade-urile planificate.

au fost teoriile lui Stephen Hawking la fel de corecte ca cele ale lui Einstein?

cea mai mare contribuție a fizicianului Stephen Hawking la fizică a fost ideea „radiației Hawking”-că găurile negre nu sunt de fapt negre, ci emit cantități mici de radiații în timp. Rezultatul a fost extrem de important, deoarece a arătat că, odată ce o gaură neagră încetează să crească, va începe să se micșoreze foarte încet de la pierderea de energie.

dar telescopul Event Horizons nu a confirmat sau a negat această teorie, a spus Bonning, nu că cineva se aștepta să o facă.

găurile negre gigantice precum cea din Fecioara A, a spus ea, emit doar cantități minime de radiații Hawking în comparație cu dimensiunea lor totală. În timp ce instrumentele noastre cele mai avansate pot detecta acum luminile strălucitoare ale orizonturilor lor de evenimente, există puține șanse ca acestea să tachineze vreodată strălucirea ultra-slabă a suprafeței unei găuri negre supermasive.

aceste rezultate, a spus ea, vor proveni probabil din cele mai mici găuri negre — obiecte teoretice, de scurtă durată, atât de mici încât le-ați putea închide întregul orizont de evenimente în mână. Cu ocazia unor observații apropiate și cu mult mai multe radiații disponibile în comparație cu dimensiunea lor generală, oamenii ar putea în cele din urmă să-și dea seama cum să producă sau să găsească una și să-i detecteze radiațiile.

deci, ce am învățat de fapt din această imagine?

în primul rând, fizicienii au aflat că Einstein avea din nou dreptate. Marginea umbrei, în măsura în care telescopul event Horizons poate vedea, este un cerc perfect, la fel cum au prezis fizicienii din secolul 20 care lucrau cu ecuațiile relativității generale ale lui Einstein.

„nu cred că cineva ar trebui să fie surprins când trece încă un test al relativității generale”, a spus Bonning. „Dacă ar fi mers pe scenă și ar fi spus că relativitatea generală s-a rupt, aș fi căzut de pe scaun.”

rezultatul cu implicații mai imediate, practice, a spus ea, a fost că imaginea a permis oamenilor de știință să măsoare cu precizie masa acestei găuri negre supermasive, care se află la 55 de milioane de ani lumină distanță în inima galaxiei Fecioara A. Este de 6,5 miliarde de ori mai masiv decât Soarele nostru.

aceasta este o afacere mare, a spus Bonning, deoarece ar putea schimba modul în care fizicienii cântăresc găurile negre supermasive din inimile altor galaxii mai îndepărtate sau mai mici.

chiar acum, fizicienii au o măsurare destul de precisă a masei găurii negre supermasive din inima Căii Lactee, a spus Bonning, deoarece pot urmări modul în care gravitația sa mișcă stele individuale în vecinătatea sa.

dar în alte galaxii, telescoapele noastre nu pot vedea mișcările stelelor individuale, a spus ea. Deci fizicienii sunt blocați cu măsurători mai aspre: Modul în care masa găurii negre influențează lumina provenind din diferite straturi de stele din galaxie sau modul în care masa sa influențează lumina provenind din diferite straturi de gaz plutitor liber din galaxie.

dar aceste calcule sunt imperfecte, a spus ea.

„trebuie să modelezi un sistem foarte complex”, a spus ea.

și cele două metode ajung să producă rezultate oarecum diferite în fiecare galaxie pe care fizicienii o observă. Dar cel puțin pentru gaura neagră din Fecioara A, știm acum că o metodă este corectă.

” determinarea noastră de 6.5 miliarde de mase solare ajung să aterizeze chiar deasupra determinării masei mai grele de la”, a declarat Sera Markoff, astrofizician de la Universitatea din Amsterdam și colaborator la proiect.

asta nu înseamnă că fizicienii se vor muta doar cu ridicata la această abordare pentru măsurarea masei găurilor negre, a spus Bonning. Dar oferă un punct de date important pentru rafinarea calculelor viitoare.

  • cele mai mari mistere nerezolvate din fizică
  • cele mai ciudate 12 obiecte din Univers
  • cele mai îndepărtate idei ale lui Stephen Hawking despre găurile negre

publicate inițial pe Live Science.

știri recente

{{ articleName }}

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.