Astronomii (și toată omenirea) au o vacanță: este prezentată prima imagine a unei găuri negre. A fost creat folosind Event Horizon Telescope (EHT), un telescop virtual format din mai multe telescoape radio din întreaga lume. Imaginea arată materialul din jurul unei găuri negre supermasive din centrul unei galaxii aflată la 55 de milioane de ani lumină. Și da, o gaură neagră este fizica concentrată, fenomene gravitaționale nebune în pragul unor condiții posibile și imposibile, extreme (puteți citi mai multe despre cum funcționează găurile negre aici). Dar există mai multe întrebări.
Este greu de observat o gaură neagră pentru că este neagră?
Nu. Adică da. Este adevărat: găurile negre sunt negre. De obicei, vedem tot felul de stele și orice, pentru că lumina pe care o emit ajung la telescoapele noastre (sau direct în ochii noștri) și o înregistrăm. Găurile negre sunt cu adevărat negre. Ele nu emit lumină vizibilă (din cauza trucurilor gravitaționale complexe), deci nu pot fi văzute.
Dar aceasta nu este o mare problemă. Dacă am avea o gaură neagră în sistemul nostru solar, o veți vedea. Ai vedea curbura spațiului prin prezența lui și ai vedea substanța care se învârte în jurul acestei pâlnii. Dacă ați văzut filmul Interstellar, acesta arată aproximativ o vizualizare a unei găuri negre - a fost făcut cu ajutorul astrofizicianului Kip Thorne.
Gaura neagră este dificil de văzut, deoarece este minusculă. Ei bine, bine, nu la fel de minuscul ca furnica, de exemplu. Este minusculă în sensul că o persoană este minusculă atunci când este privită de la o distanță de un kilometru. Cel mai bun termen ar fi dimensiunea unghiulară. Dacă întoarceți capul într-un cerc, veți obține o vedere integrală de 360 de grade (dar nu uitați să vă întoarceți și corpul, altfel vă veți îndoi gâtul). Dacă vă mențineți degetul mare la lungimea brațului, aceasta este de aproximativ o jumătate de grad unghiular. Luna are aproximativ aceeași dimensiune unghiulară, astfel încât să o puteți acoperi cu degetul mare.
Dar dimensiunea găurii negre? Da, este imens. De asemenea, se află la 55 de milioane de ani lumină. Aceasta înseamnă că va dura 55 de milioane de ani până când lumina va călători până acum. Este incredibil de departe. Dar dimensiunea unghiulară ne împiedică cu adevărat. O gaură neagră (cel puțin partea vizibilă) are o dimensiune unghiulară de aproximativ 40 de micro-secunde.
Ce este un microarxsecond? După cum știți, cercul este împărțit în grade (și a fost mult timp). Fiecare grad poate fi împărțit în 60 de arc-minute și fiecare minut este de 60 de secunde de arc. Dacă împărțiți un arcsecond într-un milion de părți, obțineți o micro-secundă. Vă amintiți că dimensiunea unghiulară a lunii este de 0,5 grade (așa cum este privită de pe Pământ)? Aceasta înseamnă că dimensiunea unghiulară a lunii este de 45 de milioane de ori mai mare decât dimensiunea unei găuri negre. Gaura neagră este minusculă în ceea ce privește dimensiunea unghiulară.
Video promotional:
Dar asta nu este totul. Datorită difracției, nu putem vedea lucruri de dimensiuni unghiulare minuscule. Când lumina trece printr-o deschidere (cum ar fi printr-un telescop sau în ochi), aceasta este împrăștiată. Se îndoaie astfel încât să interfereze cu restul luminii care trece prin gaură. În cazul ochiului, acest lucru înseamnă că oamenii pot realiza obiecte cu o dimensiune unghiulară de aproximativ 1 arc minut.
Și asta înseamnă, de asemenea, că ceva la fel de mic ca o gaură neagră este dificil de surprins într-o fotografie.
Cum să depășiți limita de difracție?
Să recunoaștem. Lucrurile de dimensiuni unghiulare minuscule sunt cu adevărat greu de văzut - cum atunci să vedem materialul din jurul unei găuri negre? Rezoluția unghiulară a unui telescop depinde într-adevăr de numai două lucruri: dimensiunea găurii și lungimea de undă a luminii. Folosirea lungimilor de undă mai scurte (cum ar fi radiațiile ultraviolete sau a razelor X) dă o rezoluție mai bună. Dar, în acest caz, telescopul folosește lungimea de undă a luminii în intervalul milimetric. Aceasta este o lungime de undă destul de lungă în comparație cu lumina vizibilă, care se află în intervalul de 500 nanometri.
Și asta înseamnă că singura modalitate de a depăși limita de difracție este de a face telescopul mai mare. Adică, ceea ce au făcut cu Telescopul Orizontului evenimentului. Practic, este un telescop de dimensiunea Pământului. Nebunie, dar adevărat. Colectând date de la mai multe telescoape din diferite părți ale lumii, puteți combina datele pentru a le transforma în date dintr-un telescop GIANT. Adevărat, trebuie să încerci. Dar sunt și probleme cu această metodă. Cu doar câteva telescoape, echipa EHT utilizează o serie de tehnici analitice pentru a crea cea mai probabilă imagine din datele colectate. Așa că au reușit să „deseneze” material în jurul găurii negre.
Este aceasta o fotografie reală a unei găuri negre?
Dacă te uiți printr-un telescop și vezi Jupiter, îl vezi de fapt pe Jupiter. Notă: Dacă nu ați făcut încă acest lucru, asigurați-vă că încercați. Asta e tare. Lumina soarelui răsună de pe suprafața lui Jupiter și apoi călătorește printr-un telescop în ochi. Boom. Jupiter. El este real.
Dar cu o gaură neagră, lucrurile stau puțin diferit. Imaginea pe care o vedeți nu este chiar în intervalul vizibil. Aceasta este o imagine radio creată din lungimile de undă ale luminii. Care este diferența dintre undele radio și lumina vizibilă obișnuită? De fapt, diferența este doar în lungimea de undă.
Undele de lumină și radio sunt unde electromagnetice. Aceasta este propagarea unui câmp electric în schimbare, împreună cu un câmp magnetic în schimbare (simultan). Aceste valuri circulă cu viteza luminii - pentru că sunt ușoare. Cu toate acestea, deoarece radioul și lumina vizibilă au lungimi de undă diferite, interacționează diferit cu materia. Dacă porniți radioul acasă, veți primi un semnal de la cel mai apropiat post de radio. Aceste unde radio călătoresc chiar prin pereți. Iar cele vizibile nu trec.
Același lucru este valabil și pentru imagini. Dacă aveți lumină vizibilă dintr-un obiect, o puteți vedea cu ochiul dvs. și puteți înregistra această imagine pe film sau cu un înregistrator digital. Această imagine poate fi apoi afișată pe un ecran de computer și, de fapt, vizualizată. Așa puteți vedea o imagine a lunii.
În ceea ce privește materialul din jurul găurii negre, aceasta nu este o imagine vizibilă. Aceasta este o imagine radio. Fiecare pixel din imagine reprezintă o lungime de undă specifică, dar undele radio. Porțiunile portocalii sunt reprezentări false ale culorii undei de 1 milimetru. Același lucru se întâmplă atunci când vrem să „vedem” o imagine în infraroșu sau ultraviolete. Trebuie să convertim aceste lungimi de undă la ceea ce putem vedea.
Deci, această lovitură a unei găuri negre nu este o fotografie obișnuită.
Ilya Khel
