NASA bilim adamı: Kara delikler görünmez olduğuna göre ilk fotoğraf nasıl çekildi?21 Okuma
haftada bir kitap
Bırakın okumak hayatınızı zenginleştirsin
Kılavuz: Nisan 2019'da Çin dahil dünyanın her yerinden bilim adamları ve kurumlar birlikte çalıştı ve sonunda ilk kara delik fotoğrafını elde etti. Kara delikler anlaşılması zor bir kavramdır. Kara delik tam olarak nedir? Işık bile göremediğine ve kaçamadığına göre insanlar onun fotoğrafını nasıl çekebilir?
Popüler bilim konusunda uzmanlaşmış NASA bilim adamı Kimberly K. Akander, yeni kitabı "NASA Doğa Ansiklopedisi: Evreni Anlamak" ile kara delikler hakkında oldukça kapsamlı bir açıklama yaptı.
KaynakBu makalenin içeriği kapsamlı bir şekilde " NASA Doğa Ansiklopedisi: Evreni Anlamak
EditörChen Si; stajyer Jie Yi
Güzel resimlerden fazlasını istiyor ama aynı zamanda zorlu astrofizik monografisini de okumak istemiyorsanız, bu kitap tam size göre.
Alyssa Goodman
yazıt
Pekin saatiyle 10 Nisan 2019 akşamı Event Horizon Teleskobu (EHT), süper kütleli bir kara deliğin fotoğrafını duyurdu.
Kara delikleri anlamak için yıldızlarla başlayın.
Yıldızlar öldüğünde boncuklar yaratılır.
Evrende devasa bir gaz ve toz bulutu çöktüğünde merkezinde sıcak maddeden bir çekirdek oluşur ve buradan tıpkı bildiğimiz güneş gibi yıldızlar doğar.Bu doğum süreci oldukça uzundur. Yıldızın çekirdeğine girmeyen diğer materyaller gezegenlere, asteroitlere ve diğer enkazlara dönüşebilir. Dünyamız bir gezegendir.
Altyazı: Sanatçı tarafından oluşturulan bu illüstrasyon, tozlu bir halkayla sıkıca çevrelenmiş devasa bir genç yıldızı göstermektedir.
Milyonlarca yıllık bu doğum süreci sona erdiğinde, yıldız nükleer füzyon adı verilen bir süreçle yanmaya veya parlamaya başlar. Bir atomun çekirdeğine çekirdek denir. Nükleer füzyon, iki atomun çekirdeklerinin bir araya geldiği veya kaynaştığı süreçtir. Nükleer füzyon meydana geldiğinde, iki atom çekirdeği daha ağır bir çekirdek haline gelir. Aynı zamanda çok fazla enerji açığa çıkar.
Yıldıza güç veren şey, bu çekirdeklerin çarpışması ve enerjiyi serbest bırakma sürecidir. Bir yıldız "yanıyor" dediğimizde bunu kastediyoruz. Bir yıldızın tüm yaşamının çoğu için, bu yanma süreci, evrendeki en hafif ve en bol element olan hidrojenin helyuma füzyonunu içerir. Güneşimiz şu anda bu aşamada.
Bir yıldızın çekirdeğinde nükleer füzyon için kullanılan hidrojenden yoksun olması (Güneşimizin yaklaşık 5 milyar yıl içinde olmayacağı) daha da ilginç hale geliyor. Çekirdekteki hidrojen yandıkça, orada daha fazla enerji üretilmez. Bu, çekirdeğin yavaşça çökmesine ve ısınmasına neden olur.
Ancak, nükleer füzyon süreci devam ediyor, henüz hidrojenin olduğu yere taşındı. Bu, nükleer füzyonun çekirdeğin dışındaki hidrojen açısından zengin gaz tabakasında yer almaya başladığı ve bu süreçte yıldıza güç sağladığı anlamına gelir. Bu noktada yıldız, astronomların söylediklerine girer. "Kırmızı Dev" Sahne .
Altyazı: Sanatçı tarafından oluşturulan bu illüstrasyon, üstte ve altta bir çift jet ile bir toz ve gaz diski ile çevrili kırmızı dev bir yıldızın yakın çekimini göstermektedir.
Bu hidrojen tabakası tükendiğinde, kırmızı devdeki füzyon süreci, yeni oluşturulan daha ağır helyum atomlarını eklemeye başlar. Füzyon süreci periyodik tabloda ilerledikçe, bu kaynaşmış helyum atomları, karbon üretilene kadar daha ağır elementler haline gelir.
Yıldız, karbonu eritecek yüksek sıcaklıkları oluşturacak kadar büyük değilse, yıldız burada sıkışıp kalır. Atomlar birleşerek yeni atomlar oluşturamazlar ve karbon ve oksijen çekirdekte oluşmaya ve toplanmaya başlar. Yıldızın çekirdeği giderek daha fazla maddeyi çektiği için ısınmaya başlar. Bu, yıldızın dış katmanlarının dışa doğru genişlemesine neden olur.
Kırmızı dev aşaması her zaman sakin ve sürekli bir süreç değildir. Bunun yerine, çekirdekteki nükleer füzyon, benzini biten bir araba gibi yayılmaya başladığından, yıldız, malzemeyi düzensiz bir şekilde püskürtmeye başlayacaktı. Yıldızın bu aşamadaki görüntüsüne denir. "Gezegen Bulutsusu" .
Altyazı: Karınca Bulutsusu, bir gezegenimsi bulutsunun tipik iki kutuplu şekline sahiptir. Güneş benzeri bir yıldız, çekirdeği açığa çıkana kadar dış katmanlardan kendi malzemesini çıkararak gazı aydınlatan ışığı serbest bırakır. Bu görüntü, Hubble Uzay Teleskobu'ndan (yeşil ve kırmızı) gelen görünür ışık verilerini Chandra X-ışını Gözlemevi'nden (mavi) X-ışını verileriyle birleştirir.
Güneş bu aşamaya girdiğinde - hala milyarlarca yıl uzakta, bu yüzden genişlemesi konusunda endişelenmeyin. Burada bahsedilen genişleme küçük bir genişleme değil, büyük bir genişlemedir. Aslında, gökbilimciler, bu olduğunda, güneşin o kadar çok dışa doğru genişleyeceğini ve güneş sisteminin iç gezegenlerini, Merkür, Venüs ve hatta Dünya'yı yutacağını tahmin ediyorlar.
Güneşimiz ve diğer yıldızları, serbest bırakılacak daha fazla dış malzeme kalmayana kadar kırmızı devler olarak var olmaya devam edecekler. Geriye kalan, gökbilimcilerin beyaz cüce dediği yoğun, küçük bir çekirdek olacak. Yakacak yakıtı olmadığı için beyaz cüceler yalnızca uzayda yüzebilir ve artık ısı yayar. Bu süreç milyarlarca yıl boyunca devam edecek ve daha sonra bir noktada yıldız sıcak bir kordan buzlu karanlığa dönüşecek.
Altyazı: Bu çizim, bir yıldızın ömrü boyunca güneş benzeri bir yıldızdan (sol altta) kırmızı bir deve (orta üstte), bir gezegenimsi bulutsuya (en sağda) ve sonunda bir beyaz cüceye kadar değişen olası yollarını göstermektedir.
Güneşimiz gibi veya daha küçük yıldızlar için, yavaş yavaş beyaz cüce olma süreci, onların kademeli ve barışçıl kaderidir, peki ya o daha büyük yıldızlar? Kısacası sessizce ölmezler. Bunun nedeni, füzyonlarının karbon füzyonu ile durmamasıdır, demir yapılana kadar daha ağır ve daha ağır elementler yaparak işleme devam ederler.
Yıldız demiri birleştirmeye başladığında, başı büyük beladaydı. Bunun nedeni, iki demir atomu birleştiğinde, diğer atomlar gibi enerjiyi serbest bırakmak yerine, aslında emerler. Bu, yıldızın soğumasına ve basıncın aniden düşmesine neden olan kaçak bir zincirleme reaksiyonu başlatır. Bu, sonunda tüm yıldızın dramatik çöküşüne yol açacaktır.
Yıldız çekirdeğe çöktüğünde, geri sekerek yıldızın tüm dış katmanlarını uzaya fırlatır. Gökbilimciler bu patlamaya süpernova diyorlar. Süpernovalar tarafından salınan enerji o kadar büyüktür ki, onların ışığı tüm galaksileri alt edebilir. Bu, bir galaksinin milyarlarca yıldız içerdiği düşünüldüğünde daha da dikkat çekici geliyor.
Bu devasa yıldızlar bir süpernovadan geçtiğinde, yine de yıldızın eski çekirdeğini geride bırakırlar. Bununla birlikte, çekirdeğin çöküşü, gidecek hiçbir yeri olmayan çıkıştan koşan bir grup insan gibi, tüm elektronlar ve nötronlar bir araya gelene kadar devam ettiğinden, bu çekirdeğin yoğunluğu şimdi daha fazladır. Bilim adamlarının nötron yıldızı dediği sıkıştırılmış nesne o kadar yoğundur ki bir yemek kaşığı nötron yıldızı bir milyar tondan daha ağırdır.
Altyazı: IC443, bir nötron yıldızı (görüntünün alt ortasındaki daha parlak mavi leke) ile gömülü bir süpernova kalıntısıdır. Bu bileşik görüntüde X ışınları (mavi), radyo dalgaları (yeşil) ve görünür ışık (kırmızı) dahil olmak üzere üç farklı ışık türü vardır.
Ancak bir yıldız aşırı derecede büyük olduğunda, kaderi patlayan ve bir nötron yıldızı oluşturan görkemli bir süpernovadan bile daha tuhaf olabilir. En büyük yıldızlar bir kara delik oluşana kadar çökmeye devam eder. Bir yıldız bir kara deliğe çöktüğünde, ondan hiçbir şey kaçamaz - ışık bile.
Bu uç nesnelerin varlığını anlayabiliyoruz çünkü kara deliğin etrafındaki nesneleri ve kara deliğin güçlü yerçekimi kuvveti ile çevredeki çevre üzerindeki etkisini görüyoruz.
Altyazı: Yüzlerce yıldır bilim adamları, bazı yıldızların çöküp sönebileceğini ve yerçekimlerinin o kadar güçlü hale geldiğini ve hiçbir şeyin, hatta ışığın bile onlardan kaçamayacağını düşündüler. Bu karanlık yıldızlara, bu resimde gösterildiği gibi kara delikler denir. Kara deliklerden hiçbir tür ışık kaçamayacağından, nasıl göründüklerini doğrudan gözlemleyemeyiz. Ancak onları bulmanın bir yolu var, o da sıcak siklondan kara deliğe doğru dönen yüksek enerjili radyasyonu arayan X-ışınlarını tespit edebilen teleskopları kullanmaktır.
Uzun süredir kara delikler bir bilim kurgu gösterisi olarak görülüyordu, ancak astronomların var olduklarına dair sağlam kanıtları var. Aslında, kara delikler hakkında zaten çok şey biliyoruz. Bir kara delik çevreleyen maddeyi yuttuğunda, dönen bir yığılma diski oluşturacak ve kara deliğe doğru dönen büyük miktarda madde şiddetli bir şekilde çarpışacak ve sürtünerek, Dünya'daki radyo teleskopları tarafından yakalanabilecek çok büyük miktarda enerji yayacaktır.
Ancak tek bir radyo teleskopunun çok sınırlı hassasiyeti ve çözünürlüğü vardır ve bu da tespit edilmesini zorlaştırır. Bu uluslararası işbirliği, dünya çapındaki birden fazla radyo astronomi gözlemevinin işbirliğiyle, dünyanın çapına eşit bir çapa sahip "sanal" bir teleskop inşa etmektir, böylece işlevi, merkezindeki kara deliği fotoğraflayacak kadar geliştirilebilir. Samanyolu.
Altyazı: Bu görüntü, devasa bir yıldızın çöküşüyle oluşan yıldız kütleli bir kara deliği tasvir ediyor. Kara delik, büyük bir mavi yoldaş yıldızdan malzemeyi kendisine doğru çekiyor. Bu malzeme, kara deliğin etrafında dönen ve içine düşen bir disk (kırmızı ve turuncu ile gösterilen) oluşturur veya karadelikten çıkan güçlü bir jete yönlendirilir.
Aslında, kara delik gerçekten de görünmezdir, ancak görünümünü "yemek yerken" yaydığı ışıkla alabiliriz. Bu uluslararası işbirliğinde toplanan kara delik bilgileri, dünyadan yaklaşık 55 milyon ışıkyılı uzaklıkta olan ve Güneş'in yaklaşık 6,5 milyar katı kütleye sahip olan Başak A galaksisi M87'dir. Başak, zodyaktaki en büyük takımyıldızdır ve onu aynı türdeki diğer kara deliklerden daha kolay ve daha detaylı inceleyebiliriz. İnsanlığın evren hakkındaki şüphelerini yanıtlamaya ve evreni keşfetmek için yeni dünyalar açmaya yardımcı olacaktır.
Kitap Bağış Avantajı
Bu kitap, NASA'nın Hubble, Chandra ve Spitzer'in üç büyük uzay teleskopu tarafından çekilen 220 gerçek fotoğrafın yanı sıra NASA'nın diğer uzay araçlarından ve birçok yer tabanlı teleskoptan alınan değerli fotoğrafları içeren resim ve metinlerle dolu. Bu fotoğraflar, tüm elektromanyetik dalga yelpazesiyle eksiksiz bir kozmik panorama çiziyor.
NASA bilim yazarlarından 25 yıllık yağış! Ezoterik evren için minimalist bir el kitabı! Tüm temel bilgi noktalarını net bir şekilde açıklayın ve sıfır temeli bile anlamalısınız!
NASA Doğa Ansiklopedisi: Evreni Anlamak
Yazan: Kimberly K. Akander, Megan Watzke
Yayımcı: Jiangsu Phoenix Bilim ve Teknoloji Basın
Şimdi 21 Haziran herkese fayda sağlıyor ve ücretsiz kitap dağıtıyor!
Nasıl alınır?
Bu hafta sonu yapılacak okumanın altına bir mesaj bırakın, ilk 2 beğeniyi alan okuyucular (beğeni sayısı 100'den az olmamalıdır) "NASA Doğa Ansiklopedisi: Evreni Anlamak" hediyesi alacaktır.
Okuyuculara daha fazla fırsat sunmak için, her dört ardışık kitap bağış etkinliğinde aynı okuyucu yalnızca bir kez kazanabilir (aynı WeChat kimliği, cep telefonu numarası ve adresi aynı okuyucu olarak kabul edilir)
Kazananların listesini yarın akşam okuyarak açıklayacağız~ Kitabı kazanan arkadaşlar saate göre adresinizi bırakmayı unutmayın, fazla mesai beklemeyeceksiniz~ (Yani ilk 2 beğeni için son tarih 14 Nisan 20th: 00 civarında~ Not: Kesin zaman 21 Haziran ekran görüntüsüne tabidir)
21 Haz
Arkadaşlar, "kara delikler" veya diğer astronomi hakkında ne kadar bilginiz var? Bizimle paylaşın~
