Alla dina frågor om den nya svarta hålbilden besvarade

Pin
Send
Share
Send

Uppdaterad 11 april klockan 04:40 ET.

Igår lade Earthlings först ögonen på en verklig bild av ett svart hål - och förvandlade det som bara levde i våra kollektiva fantasi till en konkret verklighet.

Bilden visar en orange tonad lopsidad ring som omkretsar den mörka skuggan av ett svart hål som sopar upp ämnet 55 miljoner ljusår bort i mitten av en galax känd som Jungfru A (Messier 87).

Denna suddiga första blick räcker för att bekräfta att Einsteins relativitetsteori fungerar även vid gränsen till denna jätte-avgrund - en extrem plats där vissa trodde att hans ekvationer skulle bryta ner. Men denna svårfångade bild väcker många frågor. Här är några av dina frågor besvarade.

Vad är ett svart hål?

Svarta hål är extremt täta föremål som ingenting, inte ens ljus, kan komma undan. När de äter närliggande materia växer de i storlek. Svarta hål bildas vanligtvis när en stor stjärna dör och kollapsar på sig själv.

Supermassiva svarta hål, som är miljoner eller miljarder gånger så massiva som solen, tros ligga i mitten av nästan varje galax, inklusive vår egen. Våra heter Skytten A *.

Varför har vi inte sett en bild av ett svart hål tidigare?

Svarta hål, även supermassiva, är inte så stora. Till exempel, att ta en bild av det svarta hålet i mitten av vår mjölkväg, som tros vara cirka 4 miljoner gånger så massiv som solen, skulle vara som att ta en bild av en DVD på månens yta, Dimitrios Psaltis, en astrofysiker vid University of Arizona, berättade för Vox. Dessutom är svarta hål typiskt täckta av material som kan dölja ljuset som omger det svarta hålet, skrev de.

Innan den här bilden, hur visste vi att svarta hål fanns?

Einsteins relativitetsteori förutspådde först att när en massiv stjärna dog, lämnade den en tät kärna. Om denna kärna var över tre gånger så massiv som solen visade hans ekvationer att tyngdkraften producerade ett svart hål, enligt NASA.

Men fram till igår (10 april) kunde forskare inte fotografera eller direkt observera svarta hål. Snarare förlitade de sig på indirekt bevis - beteende eller signaler som kommer från andra föremål i närheten. Till exempel gabbar ett svart hål stjärnor som svänger för nära den. Denna process värmer stjärnorna och får dem att avge röntgenstrålningssignaler som kan upptäckas med teleskop. Ibland spottar svarta hål också ut jättelika spräng av laddade partiklar, som återigen kan upptäckas av våra instrument.

Forskare studerar också ibland rörelse av föremål - om de verkar dras konstigt kan ett svart hål vara den skyldige.

Vad ser vi på bilden?

Svarta hål själva avger för lite strålning för att detekteras, men som Einstein förutspådde kan ett svart håls kontur och dess händelshorisont - gränsen bortom vilket ljus inte kan undkomma - ses.

Det visar sig, det är sant. Den mörka cirkeln i mitten är "skuggan" av det svarta hålet som avslöjas av den glödande gasen som sitter vid evenemangshorisonten runt det. (Det svarta hålets extrema tyngdkraft överhettar gasen och får den att avge strålning eller "glöd"). Men gasen i händelseshorisonten är inte riktigt orange - snarare valde astronomerna som deltog i projektet att färga radiovågsignaler orange för att visa hur ljusa utsläppen är.

De gula tonerna representerar de mest intensiva utsläppen, medan rött visar lägre intensitet och svart representerar små eller inga utsläpp. I det synliga spektrumet skulle utsläppets färg troligtvis ses med det blotta ögat som vitt, kanske lätt beslagt med blått eller rött.

Du kan läsa mer i denna Live Science-artikel.

Varför är bilden suddig?

Med nuvarande teknik är det den högsta upplösningen som kan uppnås. Upplösningen av Event Horizon Telescope är cirka 20 mikroarecekunder. (Ett mikroarcsekund är ungefär storleken på en period i slutet av en mening om du tittade på den från jorden och den perioden låg i en broschyr kvar på månen, enligt Journal of the Amateur Astronomers Association of New York.)

Om du tar ett vanligt foto som innehåller miljontals pixlar, blåser upp det några tusen gånger och slätar ut det ser du ungefär samma upplösning som i det svarta hålsbilden, enligt Geoffrey Crew, vice ordförande för Event Horizon Telescope. Men med tanke på att de avbildar ett svart hål på 55 miljoner ljusår bort är det otroligt imponerande.

Varför är ringen så oregelbunden i form?

Uppdragsforskarna vet ännu inte. "Bra fråga, och en vi hoppas kunna svara i framtiden," sa Crew. "För tillfället är det vad M87 har visat oss."

Hur fångade forskare denna bild?

Över 200 astronomer världen över tog mätningarna med hjälp av åtta markbaserade radioteleskop som tillsammans kallas Event Horizon Telescope (EHT). Dessa teleskop är vanligtvis belägna på hög höjdplatser som vulkaner på Hawaii och Mexiko, berg i Arizona och den spanska Sierra Nevada, Atacamaöknen och Antarktis, enligt ett uttalande från National Science Foundation.

I april 2017 synkroniserade astronomerna alla teleskop för att göra mätningar av radiovågor som släpps ut från händels horisonten för det svarta hålet, samtidigt. Synkroniseringen av teleskop var liknande att skapa ett jordstorlek-teleskop med en imponerande upplösning på 20 mikroarekunder - tillräckligt för att läsa en tidning i händerna på en New Yorker hela vägen från ett kafé i Paris, enligt uttalandet. (Som jämförelse är det svarta hålet som de avbildade ungefär 42 mikroarcsekunder över).

De tog sedan alla dessa råa mätningar, analyserade dem och kombinerade dem till den bild du ser.

Varför mätte forskarna radiovågor snarare än synligt ljus för att fånga bilden?

De kunde få bättre upplösning genom att använda radiovågor än om de använde synligt ljus. "Radiovågor erbjuder för närvarande den högsta vinkelupplösningen av någon teknik för närvarande," sade Crew. Vinkelupplösning hänvisar till hur väl (den minsta vinkeln) ett teleskop kan urskilja mellan två separata objekt.

Är detta ett faktiskt fotografi?

Nej, inte i traditionell mening. "Det är svårt att göra en bild med radiovågor," sa Crew. Uppdragsforskarna mätte radiovågor som släpps ut från det svarta hålets händelseshorisont och bearbetade sedan informationen med en dator för att göra bilden du ser.

Beviser denna bild ännu en gång Einsteins relativitetsteori?

Japp. Einsteins relativitetsteori förutspådde att svarta hål finns och att de har händelsehorisonter. Ekvationerna förutspår också att händelseshorisonten bör vara något cirkulär och storleken borde vara direkt relaterad till det svarta hålets massa.

Se och se: en något cirkulär händelseshorisont och det svarta hålets slutsatsmassa matchar uppskattningar av vad den borde baseras på förflyttningen av stjärnor längre bort från det.

Du kan läsa mer på Space.com.

Varför fångade de inte en bild av vår egen galax svarta hål, istället för att välja en långt borta?

M87 var den första forskaren i svart hål som mätte så de först analyserade det, sa Shep Doeleman, direktören för Event Horizon Telescope, under en nyhetskonferens. Men det var också en enklare att föreställa sig i jämförelse med Skytten A *, som ligger mitt i vår galax, tillade han. Det beror på att det är så långt borta att det inte "rör sig" mycket under en kväll med mätningar. Skytten A * är mycket närmare, så det är inte lika "fast" på himlen. I alla fall, "vi är mycket glada över att arbeta med Sag A *," sade Doeleman. "Vi lovar ingenting, men vi hoppas få det mycket snart."

Pin
Send
Share
Send