gov-civil-vilareal.pt무한의 절벽 아래를 내려다보며: 블랙홀의 사건 지평선의 첫 번째 이미지
>인류 역사상 처음으로 천문학자들은 지구 전역에서 망원경의 힘을 결합하여 블랙홀의 사건 지평선을 보여주는 이미지를 만들었습니다.
수집된 배열은 이벤트 호라이즌 망원경 , 그리고 2017년 4월 4일 밤 동안 관찰했습니다. M87의 중심에 있는 초대질량 블랙홀 , 처녀자리 성단의 타원은하, 지구에서 5,500만 광년 떨어져 있습니다.
그들이 본 것은, 음, 입이 떡 벌어지는 것입니다.
초거대질량 블랙홀의 사건 지평선의 첫 번째 이미지. 이것은 지구에서 5,500만 광년 떨어진 은하 M87의 중심부에 위치한 태양의 65억 배 질량을 가진 블랙홀의 실루엣을 보여줍니다. 신용 거래: NSF
이 이미지는 중앙에 블랙홀이 있는 단순한 빛의 고리보다 조금 더 복잡하고 그 배후의 물리학이 매우 치열하기 때문에 여기서 매우 주의하고 싶습니다.
분명히 말해서, 당신은 실제로 블랙홀 자체를 보고 있지 않습니다. 링 중앙에 있는 원형 구멍은 블랙홀이 아니라 중력의 영향입니다. 그것은 블랙홀의 그림자라고 불리고 있지만 나는 그것을 은폐 장치로 더 생각합니다. 중력은 주위의 물질로부터 빛을 구부려 그것을 우리 쪽으로 보내 블랙홀 자체가 있는 곳에 틈을 남깁니다. 아마도 그것을 설명하는 가장 좋은 방법은 실루엣 블랙홀의 중력.
이 비디오는 효과에 대한 설명을 제공해야 합니다.
당신에게 남은 것은 그 안에서 아무것도 빠져나올 수 없는 공간의 구형 영역입니다. 이 구의 표면을 그렇게 생각하면 중대한 전환점 (그 안에서 일어나는 모든 사건은 당신의 지평선 너머에 있고 볼 수 없기 때문입니다). 하지만 그냥 밖의 중력은 매우 강하지만 불가능한 것은 아닙니다. 그 한계 근처를 지나가지만 여전히 한계 밖에 있는 광자, 빛의 입자는 경로가 상당히 구부러지지만 ~ 할 수있다 탈출하다.
사건의 지평선의 크기는 블랙홀의 질량에 따라 달라집니다. 1900년대 초 아인슈타인이 처음으로 계산한 수학을 수행하면 태양을 블랙홀로 압축하면 지름이 6km라는 것을 알게 될 것입니다. 참고로 태양의 지름은 현재 140만km입니다! 따라서 블랙홀이 되려면 물체를 엄청나게 작고 조밀하게 만들어야 합니다.
우리는 이제 우주의 모든 큰 은하는 그 중심에 태양 질량의 수백만 또는 수십억 배인 초대질량 블랙홀이 있다고 생각합니다. NS 은하수 예를 들어 태양 질량의 400만 배 이상인 질량을 가지고 있습니다.
M87은 타원은하 처녀자리 은하단의 중심부에는 사자자리와 처녀자리 사이의 하늘을 가로질러 수백 개의 은하가 모여 있습니다. 5,500만 광년 떨어져 있지만 쌍안경만으로도 충분히 밝은 거대한 은하입니다.
그것은 또한 활성 은하 : 우리은하의 초거대질량 블랙홀과 달리 M87의 중심에 있는 블랙홀은 물질을 적극적으로 삼켜 먹고 있습니다. 대부분 가스와 먼지인 물질이 그 안으로 떨어지고 있으며, 그렇게 되면서 사건 지평선 바로 바깥에서 시작하여 수십억 킬로미터에 이르는 강착 원반이라는 평평한 원반을 형성합니다. 소용돌이 치는 속도는 사건 지평선으로부터의 거리에 따라 다릅니다. 아주 가까운 물체는 거의 빛의 속도로 움직이지만 멀리 있는 물체는 더 느립니다.
이벤트 호라이즌, 강착 원반, 제트를 포함한 활성 블랙홀의 기본 구성 요소. 신용 거래: 저것
스타워즈: 에피소드 ix - 라이즈 오브 스카이워커
재료가 서로 마찰하기 때문에 마찰이 발생하고 열이 발생합니다. NS 많은 열. 같은 많은 많이. 빛의 속도로 손을 비비고 있다고 상상해보십시오! 디스크의 물질은 수백만도까지 가열되고 뜨거운 물질은 맹렬하게 타오르며 엄청난 양의 빛을 방출합니다.
이벤트 호라이즌 망원경 이미지에서 볼 수 있는 물질입니다.*. 이것은 블랙홀 주위에 배경 빛을 제공합니다. 그러나 블랙홀의 중력은 블랙홀을 왜곡시켜 빛이 가는 경로를 휘게 만듭니다. 재료에서 나오는 빛 뒤에 블랙홀이 휘어진다 약 그래서 우리는 실제로 그것을 볼 수 있습니다! 블랙홀에 가까울수록 더 구부러져 지구에서 볼 때 사건 지평선의 윤곽선 바로 옆에서 더 이상 빛을 볼 수 없습니다. 그래서 그 부분이 어둡게 보입니다.
블랙홀 주변의 빛의 경로는 중력에 의해 심하게 왜곡됩니다. 이 도표에서 지구는 오른쪽으로 치우쳐 있고 블랙홀 뒤에 있는 물질의 빛은 우리 쪽으로 구부러져 블랙홀 자체가 있는 곳에 구멍을 남깁니다. 신용 거래: 니콜 R. 풀러/NSF
하지만 기다려! 더있다!
라는 효과가 있습니다 상대론적 빔 , 블랙홀 바로 바깥을 공전하는 물질의 엄청나게 빠른 움직임으로 인해 발생합니다. 전구를 앞에 두면 빛이 구체에서 모든 방향으로 팽창하지만 전구가 빛의 속도로 움직이면 우리가 보는 빛이 손전등처럼 빛을 발하는 것처럼 보입니다. , 움직이는 방향으로 조준합니다. 이 기이한 효과는 빛의 속도에 가까운 당신을 향해 향하는 물체가 더 많은 빛이 당신에게 집중되기 때문에 더 밝게 보이고 멀어지는 것은 빛이 당신에게서 멀어지기 때문에 더 어둡게 보인다는 것을 의미합니다.
레이튼 교수와 영원한 디바
이제 Event Horizon 망원경 이미지를 다시 살펴보십시오. 링의 하단에 있는 물체가 상단에 있는 물체보다 어떻게 더 밝은지 보이십니까? 그것은 상대론적 빔 때문입니다! 아래쪽의 물질은 우리를 향하고 있고 우리에게서 멀어지는 위쪽의 물질보다 더 밝습니다. 이것은 강착 디스크가 회전하는 방향을 알려줍니다. 블랙홀 자체도 디스크와 같은 의미로 회전하므로 우리의 관점에서 블랙홀이 시계 방향으로 회전하고 있음을 알려줍니다.
나는 당신에게 거짓말을하지 않을 것입니다. 내가 처음 그 이미지를보고 내가보고있는 것을 깨달았을 때 목 뒤의 머리카락이 섰습니다.
이벤트 호라이즌 망원경을 구성하는 지구를 가로지르는 8개의 망원경. 크레딧: 애리조나 대학교 / Dan Merrone
천문학자들이 이 이미지를 만들 수 있게 한 기술은 놀랍습니다. 그들은 애리조나, 칠레, 멕시코, 스페인, 하와이, 남극 대륙 등 전 세계에 있는 8개의 다른 망원경을 사용하여 M87의 블랙홀을 관찰했습니다. 이 망원경은 우리의 눈처럼 광학적 빛을 보지 못하지만 대신 밀리미터 파장 범위의 빛에 민감합니다. 광학적 빛보다 전파에 더 가깝다. . 이 밀리미터파는 빛의 속도로 이동하고(빛이기 때문에) 약간 다른 시간에 망원경에 도달합니다. 각 망원경은 이러한 파동을 주의 깊게 관찰하며, 그 정보를 결합하면 두 관측소 사이의 공간 크기의 가상 망원경이 있는 것과 같습니다.
이것은 ... 불리운다 간섭계 . 두 위치에서 보이는 파도를 결합하면 서로 건설적이고 파괴적으로 간섭하여 무늬를 만듭니다. 마치 욕조에서 몸을 웅크리고 있을 때와 같습니다. 파도의 마루는 때때로 합쳐져 욕조 밖으로 튀고, 물마루는 합쳐져 주변의 수위를 떨어뜨립니다. 마루와 골의 조합이 변두리입니다. 간섭계 망원경 배열에서 뒤집을 수 있는 모든 정보는 거꾸로 작동하여 파도를 보내는 이미지의 이미지를 만듭니다. 그것은 매우 복잡한 작업이며 더 긴 파장에서 더 쉽습니다. 이것이 밀리미터파 망원경이 사용된 이유입니다(광학 빛에는 많은 많이 파장이 더 짧기 때문에 광학 간섭계는 훨씬 더 어렵습니다).
이 모든 것이 결합되면 Event Horizon Telescope는 하나의 접시처럼 작동합니다. 우리 행성의 크기 . 이것이 M87 블랙홀의 모든 세부 사항을 볼 수 있는 방법입니다. 지름이 400억 킬로미터에 달하는 거대함에도 불구하고 5,500만 광년 떨어져 있으므로 지구에서 약 4 10억분의 1 정도의 크기!
하늘의 달은 너비가 0.5도이므로 이 블랙홀 이미지는 동일합니다. 달에서 대리석을 보기 위해 . 또는 더 정확하게는 빛나는 고무 밴드가 묶인 검은 대리석.
이것은 경이로운 성취이며, 천문학의 진정으로 새로운 시대입니다. 우리는 수십 년 동안 블랙홀의 영향을 보아왔습니다. 강착 원반의 엄청나게 강한 자기장이 물질을 떼어내고 엄청난 속도로 던질 때 물질과 에너지 광선이 그들로부터 뿜어져 나옵니다. 그리고 우리 은하의 초거대질량 블랙홀이 주위의 별에 미치는 영향까지도 실시간으로 관찰하면서 빠른 속도로 주위를 휘젓습니다.
그리고 우리는 수십 년 동안 명석한 정신이 만들어낸 방정식 덕분에 블랙홀의 물리학을 탐구했으며, 블랙홀이 공간과 시간을 왜곡하는 방법, 사건의 지평선 근처에서 일어나는 일, 사건의 지평선 밖에서 일어나는 일, 때로는 무엇을 알아내는지 등을 배웠습니다. 내부에서 발생합니다.
그러나 블랙홀의 사건 지평선을 본 것은 이번이 처음입니다. 그리고 여기에서 더 나아질 것입니다. 더 나은 해상도를 얻기 위해 더 많은 망원경이 추가될 것이며, 보이는 다른 파장은 우리가 보고 있는 것에서 더 많은 정보를 압축할 것이며, 더 시원하고 더 많은 블랙홀(은하수 중심에 있는 우리를 포함하여)이 이러한 방식으로 조사를 받게 될 것입니다. .
블랙홀은 어둡지만 그들의 미래는 매우 밝습니다.
* 참고: 이벤트 호라이즌 망원경은 우리 은하의 중심에 있는 블랙홀도 관찰했지만 시간과 일 단위로 밝기가 변하는 가변성 때문에 이미지를 만드는 것이 훨씬 더 어렵습니다. M87 블랙홀은 더 안정적이어서 이미지화하기가 더 쉽습니다. 기하학의 기이한 점에서 그것은 우리의 블랙홀보다 약 1,600배 더 크지만 약 2,000배 더 멀리 떨어져 있기 때문에 지구에서 볼 때 우리와 거의 같은 크기로 보입니다.
