"Evrenin seslerini" duymaktan kara delik fotoğraflarını görmeye kadar, insanlığın yolculuğu yıldızlar denizidir
1915'te Einstein genel göreliliği yayınladı,
İlk önce kara deliklerin varlığını tahmin etti.
10 Nisan 2019
Kara delikleri "gören" ilk insanlar olabiliriz.
Biraz şaşırmış olabilirsiniz, gökbilimciler uzun zaman önce çok fazla kara delik fotoğrafı yayınlamadılar mı?
Bunun gibi
Ne yazık ki bunlar kara deliklerin gerçekte göründüğü gibi değil.
Aşağıdaki resim belki de en tanıdık kara delik görüntüsüdür - göreli fizikçi Kip Thorne tarafından 2014 yılında yayınlanan Yıldızlararası Yıldızlararası film için tasarlanan kara delik görüntüsü: "Kagan Tuya", dipsiz Siyah merkez ve parlak üç boyutlu gaz halkası.
Yıldızlararası filmindeki kara deliğin görüntüsü, çevreleyen parlak halka, gazdan yapılmış bir biriktirme diskidir.
"Kagantuya" çok gerçekçi görünse de, yeterince doğru değil. Kara deliğin Nisan 2017'deki gerçek görünümüne bir göz atmak için, "Event Horizon Telescope", dünya çapında 8 gözlemevinden milimetre altı radyo teleskoplarından oluşan sanal bir teleskop ağı Merkezdeki kara delik Yay A * 'yı ve M87 galaksisinin merkezi kara deliğini gözlemlemek için çaba gösterin. Gözlem bittikten sonra, büyük ölçekli bilgisayar kümesi, yarın göreceğimiz ilk "kara delik fotoğrafı" olan kara deliğin bir görüntüsünü oluşturmak için her site tarafından toplanan verileri birleştirir ve analiz eder.
Kara deliklerden bahsetmişken, herkes yabancı değildir, ancak muhtemelen kara deliğin ne olduğunu net bir şekilde açıklayabilecek çok fazla insan yoktur.
"Kara delik" terimi 1968'de Amerikalı astrofizikçi John Wheeler tarafından önerilmişti, ancak aslında, 1783 gibi erken bir tarihte, İngiliz coğrafyacı ve Newton'un "küçük mezunu" John Michel çoktan fark etmişti: Gök cisimlerinin yoğunluğu o kadar yüksek olabilir ki, ışık bile kaçamaz.
Kara delik sanat konsept haritası
Bu aynı zamanda bugün kara deliklerle ilgili en temel anlayışımızdır: Her şeyi solumak, ışık bile kaçamaz.
Süper yerçekimi gücü, ışığın etki alanından kaçmasını imkansız kılar. Bu etki alanı denir. Kara deliğin yarıçapı ,veya Olay Ufku / Görünüm Arayüzü (Olay ufku) -Adından da anlaşılacağı gibi gözle ulaşılabilen arayüzdür.
Gökbilimciler, evrendeki kara delikleri kütlelerine göre üç kategoriye ayırırlar: Sabit yıldız kütleli kara delik (Güneşin kütlesinin onlarca kez yüzlerce katı), Süper kütleli kara delik (Güneşin kütlesinin bir milyon katından fazla) ve Orta kütleli kara delik (Arasında).
Teorik hesaplamalara göre, Samanyolu'ndaki ışık yıldızlarının düzenindeki kara delikler, On milyonlarca , Ama şimdiye kadar sadece teyit ettik 20'den fazla Kara deliklerin varlığı.
Hangisinden bahsetmişken, insanlar kara delikleri hiç göremezler, öyleyse orada kara deliklerin gerçekten var olduğunu nereden biliyorlar?
Kara deliğin kendisinin ışık yaymadığı ve ışığı yutacağı gerçeği göz önüne alındığında, doğrudan tespit etmek zordur.Bilim adamları, kara delikleri tespit etmek için yalnızca bazı dolaylı yöntemler kullanabilirler. Toplama diskini ve jeti gözlemleyin .
Toplama diski ve jet simülasyon diyagramı
Bir noktada, bir yıldızın etrafında yıldız karadeliği olacak, yıldızın gazını kendi tarafına çekecek ve kara deliğin etrafında dönen bir gaz diski oluşturacak ve buna yığılma diski adı verilecek.
Toplanan gaz çok fazla olduğunda, gazın bir kısmı, karadeliğin görsel arayüzüne düşmeden önce manyetik alanın etkisi altında dönme yönünde fırlayarak bir jet oluşturacaktır.
Hem toplanma diski hem de jetler, parlak ışık ve büyük miktarda radyasyon üreten gaz sürtünmesinden kaynaklanır, bu nedenle tespit edilmesi kolaydır ve kara deliğin saklandığı yer "açığa çıkar".
Sabit yıldız kara delik sisteminin şematik diyagramı
1978'de astrofizikçi Jean-Pierre Lumine, bir kara deliğin olay ufkunun ilk görüntüsünü verdi. Elbette bu gerçek bir fotoğraf değil, matematik bilgisini ve ilgili teknolojisini kullandığı kara delik sahnesinin bir bilgisayar simülasyonu ve 1960'lardan kalma bir IBM 7040 delikli kart bilgisayarı.
Luminé, bilgisayar simülasyonlarından elde edilen verileri kullanarak filmdeki kara delikleri tasvir etmek için kalem ve Hint mürekkebi kullandı.Tüm süreç bir insan yazıcı gibiydi. Bu bulanık görüntü, gözlemcinin kara deliğe düşen düz bir diski görecek kadar yaklaştığında gördüklerini gösterir.
Lumini, kara deliklerin görünümünü merak eden tek kişi değil. Ondan sonra, birçok insan bu gizemli göksel bedeni görselleştirmeyi umuyor.
Ama bir kara deliğin resmini çekmek bu kadar kolay mı?
17. yüzyılın başlarında teleskopların icadından bu yana, astronomik teleskoplar, Çin'in Guizhou kentindeki 500 metrelik küresel radyo teleskopunun yanı sıra, en eski 2.5 cm çapından şu anki en büyük 10 metrelik optik teleskopa kadar gittikçe büyümüştür. Geniş açıklıklı teleskoplar da planlama veya yapım aşamasındadır.Bu teleskopların tümü insan bilgeliğini yoğunlaştırır ve hatta insan toplumunun en yüksek teknolojik seviyesini temsil eder.
Guizhou Eyaletinde 500 metrelik küresel radyo teleskopu
ancak, Uzaktaki kara delikleri gözlemlemek için tek bir teleskop yeterli olmaktan uzaktır. .
Bu nedenle, geçtiğimiz 10 yılda MIT bilim adamları, heyecan verici "Olay Ufuk Teleskobu" (EHT) projesini geliştirmek için diğer araştırma kurumlarından araştırmacılarla güçlerini birleştirdiler.
Teleskopun küresel dağılımının şematik diyagramı, kırmızı nokta teleskopun konumunu temsil eder
EHT'nin Sekiz Gözü Amerika Birleşik Devletleri, Meksika, Şili, Fransa, Grönland ve Güney Kutbu'nda bulunmaktadır.Bu sekiz radyo teleskopunda tek aynalar ve teleskop dizileri bulunmaktadır. Birlikte, dünyanın çapı kadar büyük sanal bir teleskop "oluşturabilirler" . Seçilen hedefe büyük bir ağ attılar, büyük miktarda veri topladılar ve bizim için bir kara deliğin görünümünü ana hatlarıyla belirlediler.
Event Horizon Teleskobu'nun bu sefer iki ana gözlem hedefi var, biri Samanyolu'nun merkezindeki kara delik Yay A * (Yay A *), diğeri ise M87 galaksisinde bulunan kara delik.
Bu iki kara deliğin gözlem hedefi olarak seçilmesinin nedeni, Görsel arayüzleri dünyadaki en büyük arayüz gibi görünüyor . Diğer kara delikler ya küçük, çok uzak ya da uzak ve küçüktür, bu da gözlemleri zorlaştırır.
Sgr A * kara deliğinin kütlesi yaklaşık 4 milyon güneşe eşittir ve buna karşılık gelen ufuk boyutu yaklaşık 24 milyon kilometredir ve bu da 17 güneşin boyutuna eşittir.
Kulağa çok büyük geliyor mu? Bununla birlikte, Dünya ve Sgr A * birbirlerinden 25.000 ışıkyılı (yaklaşık 2,4 milyar kilometre) uzaktadır, bu da bizim görüşümüze göre, devasa görsel arayüzünün bir nokta noktası büyüklüğünde olduğu anlamına gelir. Sanki yeryüzünde duruyormuşuz ve ayın yüzeyindeki bir turuncuya bakıyormuşuz gibi .
M87'deki kara deliğin kütlesi 6 milyar güneş kütlesine ulaştı ... Dünyadan uzaklığı Yay A * ile yeryüzü arasındaki mesafeden daha uzak olsa da, çok büyük kütlesi nedeniyle görsel arayüzü bize benziyor olabilir. Sgr A * yaklaşık olarak aynı boyuttadır.
Sgr A * 'nın bu sefer çekildiği söyleniyor.
Bir kara deliğin resmini çekmek kolay değildir ve "fotoğraf yıkama" daha da fazla zaman alır. Radyo teleskopları, kara delikler hakkında büyük miktarda veri ve bilgi toplar ve bir kara deliğin bilim insanlarına neye benzediğini açıklamak için verileri kullanır.
Bu kez kuzey ve güney yarım küreler boyunca ufuk teleskopu gözlemi, çünkü ilgili saha alanı çok geniştir ve üretilen veri miktarı da çok büyüktür. Görsel arayüz teleskopu Her gece 2 PB'ye kadar veri oluşturulur (1PB = 1000TB = 1000000 GB) ve Avrupa Büyük Proton Çarpıştırıcısı Bir yıl Üretilen veri miktarı benzerdir.
Gözlem bittikten sonra, her site tarafından toplanan veriler iki veri merkezinde toplanacaktır. Orada, büyük bir bilgisayar kümesi kara deliğin bir görüntüsünü oluşturmak için veri zamanını birleştirecek ve analiz edecek. Parmaklarınızla yapılan bu analiz yaklaşık iki yıldır analiz edilmektedir.
Dört yıl önce, LIGO'nun iki detektörü çift kara deliklerin birleştiğini tespit etti. Yerçekimi dalgaları Sinyal, insanlar "evrenin sesini" ilk kez duydu. Şimdi, bilim adamları kara deliklerin gerçek doğasını keşfetmek için sürekli çaba sarf ediyorlar. Kara deliğin resmini çekmeye gerçekten değer mi?
Astronomi meraklısı ve bilimsel fotoğrafçı Chen Haiying, Daha önce kara deliklerin görüntüsü sadece fizikçiler tarafından formüller kullanarak ifade edilen formdaydı ki bu çok soyut. Fiziksel görüntüler başarıyla toplandığında kara delikler somut görüntülere dönüşecek. Bilimsel araştırma çok yardımcı oluyor. İnsanların geçmişte bilmedikleri daha fazla bilgi sunacak ve bilim adamlarına yeni keşifler yapmaları için rehberlik edecek. "
Yarın çıkacak olan kara delik fotoğrafı bir sinema ekranı kadar muhteşem olabilir veya sadece birkaç bulanık piksele sahip olabilir ama her durumda bu zor kazanılan fotoğraf ve EHT projesi çok anlamlı, bu bir insan. Kara delik gözlemi tarihinde önemli bir adım.
Einstein'ın genel görelilik teorisini doğrulayacak, bilim insanlarının kara deliklerin nesneleri ve jet jetlerini nasıl yuttuğunu anlamalarına yardımcı olacak ve kara deliğin kenarının, kara deliğin ufkunun varlığını kanıtlayacak ve belki de kara deliklerden farklı bilinmeyen nesneleri bulacak.
ne olursa olsun, Kara delikleri "gören" ilk insan olmak üzereyiz. Gerçekten iyi şanslar!Xinmin Eye Stüdyo Tu Yang
Kaynak | Popüler Bilim Çin, CCTV Haberleri, Ulusal Uzay Bilimleri Merkezi, Beiqing Net
Editör | Huang Jiaqi
