Kara deliğin kenarına daha mı yakın? Kara delik olay ufkunu keşfedin
Gökbilimciler Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin dışında bazı sıcak noktalar buldular ve eylemleri, şiddetli ortamı daha yakından görmemizi sağladı. Bilim adamları ilk kez Samanyolu'nun merkezindeki kara deliğin etrafında sallanan hayvanları keşfettiler. Ölçüm sonuçları, bu maddenin plazmoidlerden oluşabileceğini ve fizik kanunlarının izin verdiği en iç yörüngeye yakın döndüğünü göstermektedir. Durum buysa, gökbilimciler kara deliğin etrafındaki "eğlence evi aynalı uzay-zamanı" gözlemleme fırsatına sahip olurlar. Zamanla, ek gözlemler, bilinen fizik yasalarının uç zaman ve uzayın çöküşünü gerçekten tanımlayıp tanımlamadığını gösterecektir. Gökbilimciler Samanyolu'nda yaklaşık 4 milyon güneş ağırlığında bir kara delik olduğunu zaten biliyorlar. Yeryüzünden, bu kara delik Yay takımyıldızında yoğun ve minicik bir cisimdir.New York'tan bakıldığında, gökyüzündeki boyutu sadece Los Angeles çilek tohumu boyutundadır. Yıldızlararası gaz bir kara deliğe dönüştüğünde parlıyor. Astronomik görüntüde, gökbilimcilerin Yay A * ("Yıldız A" olarak telaffuz edilir) adını verdiği Samanyolu'nun karanlık kalbini soluk bir kızılötesi ışık gösterir.
Boko Park-Bilim Popülerleştirme: Araştırmacılar bunu 15 yıldır gözlemliyorlar ve nedenini bilmek istiyorlar. Bazen kızılötesi ışık altında parlaklığı 30 kat artıracak ve ardından birkaç dakika içinde azalacaktır. Şimdi Almanya, Garching'deki Max Planck Dış Uzay Fiziği Enstitüsü'nde bir araştırma ekibi, bu tozun parlaklığını inanılmaz bir doğrulukla ölçmekle kalmadı, aynı zamanda konumunu da ölçtü. Patladığında, gökyüzündeki küçük bir daire boyunca saat yönünde de hareket edeceği bulundu. Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden bir gökbilimci olan Shep Doeleman şunları söyledi: Bazı değişiklikler açıkça görüldü, ancak ne olduğu hala tam olarak net değil. Ekip, bu yalpalığın, manyetik olarak ısıtılmış plazmanın kara deliğin geniş açıklığı üzerinde ışık hızının üçte birine yakın bir hızla yörüngede döndüğü bir "sıcak noktadan" gelebileceğine inanıyor. Sıcak nokta dolaştığında, kara deliğin muazzam yerçekimi kuvveti, uzay-zamanın kendisini, evrendeki parıldayan bir deniz feneri gibi ve galaktik bir ışıldak ışını gibi bir lense dönüştürür.
Gökbilimciler, Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin en içteki yörüngesinin dışında bir şey keşfettiler. Fotoğraf: Olena Shmahalo / Quanta Magazine
Bu fikir ilk olarak 2005 yılında A. Broderick tarafından ortaya atıldı. Şu anda Kanada'daki Theoretical Physics of the Circle ve Harvard Üniversitesi Avi Loeb (Avi Loeb) ile Waterloo Üniversitesi'nde kara deliklerin nedenini araştırmak için çalışıyor. Yanıp sönüyor. Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'ndeki Avrupa araştırma ekibinin uzun süredir rakibi olan gökbilimci Andrea Ghez ekliyor: Gerçekten heyecan verici bir şey kazanılmış gibi görünüyor. Bu dönen işaret fişeklerine Broderick ve Lloyd tarafından öngörülen sıcak noktalar neden oluyorsa, ek işaret fişekleri, kara deliğin dönüşünün bir ölçüsü olan kara deliğin "dönüşünü" ortaya çıkarmaya yardımcı olacaktır. Bu aynı zamanda Einstein'ın genel görelilik teorisini kara deliğin kavisli uzay zamanında delmek için yeni bir yol sağlar. Broderick: Ara sıra yapılan doğruluk, başımı tahtaya kaç kez kaşıdığımı telafi etti, bu yüzden bilim adamı olmak çok ilginç.
Şili, Cerro Paranal'daki çok büyük teleskop dizisi üzerindeki dört teleskop tarafından yayılan ışık birleştirilebilir ki bu aslında devasa bir teleskoptur. Resim: ESO
1. AĞIRLIK
1990'lardan beri, Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles Gates (GHEZ) ekibi ve Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü Reinhard Genzel (Reinhard Genzel) Önde gelen Avrupa ekibi, Samanyolu'nun merkezi çevresindeki yıldızların yörüngesi sorununu çözmek için daha hassas bir teknoloji kullanıyor. Bu yaz, Genzelin ekibi, genel göreliliğin bir kara deliğin yakınındaki bir yıldızdan geçen ışığı nasıl etkilediğine dair bir ölçüm verisi yayınladı; Gatesin ekibinin benzer bir makalesi, süper kütleli bir kara deliğin yakınındaki deneyden başlayarak şu anda inceleniyor. Yerçekiminin nasıl çalıştığını keşfetme becerisine bakılırsa, bu inanılmaz bir an. Geçen yıldan beri, Avrupa ekibi dört benzersiz dev teleskopa sahip oldu ve bunu yerçekimi projesinde gösterdi.
Bir gece, Avrupa Güney Gözlemevi (Avrupa Güney Gözlemevi), Şili'nin Atacama çölüne bakan Cerro Paranal'da 8 metre uzunluğunda dört teleskop kurdu. GRAVITY, yapay görüntüler üretmek için çoklu teleskopların gözlem sonuçlarını birleştirmek için interferometri teknolojisini kullanır ve bu görüntüler yalnızca çok büyük gerçek teleskoplar tarafından üretilebilir. Bunu kızılötesi dalga boylarında (insan gözünün algılayabileceği dalga boyuna yakın) yapmak için, temel bilgileri kaybetmemek için ışığın gerçek zamanlı olarak karıştırılması gerekir. Garching Maple fizikçisi ve GRAVITY lideri Frank Eisenhauer (Frank Eisenhauer) şunları söyledi: Yay A * 22 Temmuz'da patladığında, her teleskop tarafından toplanan ışık Rube Goldberg tarzı bir aynadan geçti. Ve optik kablolar, bu aynalar ve optik kablolar, toplam uzunluğu saç genişliğinin 1 / 1000'ini geçmeyen bir yol izler.
3 tonluk bir optik teknoloji donma alet kutusunda, bu ışık dalgaları birbirine karıştırılır ve tepeleri ve çukurları birleşip birbirini keserek inanılmaz kırılgan konum ölçümleri sağlar. Yine de GRAVITY, gördüğü üç parlamayı yakalamak için yeterince yüksek bir çözünürlüğe sahip değil. Ancak, gökyüzündeki soluk küçük noktaların ölçülmesi, Yay burcunun parlamalarına neden olan seçeneklerin aralığını daraltacaktır. Yakından izleyebiliyorsanız, bu işaret fişekleri kara delikten yayılan sıcak plazma kütleleri olabilir, odaklanmış maddeden fırlatılır ve bir manyetik alan tarafından yayılır. Veya, büyük bir uçan diskten akan ve daha sonra kara deliğe akan sıcak hava kütleleri (veya spiral kollar gibi diğer disk yapıları) olabilirler. Her durumda, ışığın titremesi ve kısılması maddenin kendisinin ateşli soğumasından kaynaklanacaktır. Broderick ve Lloydun fikirleri ayrıca ısı ile yok edilen plazma kütlelerini de içerir. Plazma, tıpkı güneş patlamaları gibi kara deliklerin yakınında oluşacak.
Güneşin yüzeyinde diken benzeri manyetik alanlar birbirine dolanır ve manyetik alan aniden yeni bir şekil oluşturduğunda sıcak plazmayı fırlatır. Benzer şeyler, aynı zamanda güçlü dolaşık manyetik alanlara sahip olan kara delikleri çevreleyen gazda da olabilir. Bu durumda, parlaklık ayarı blobun kendisi tarafından değil, blobun yörüngesi tarafından kontrol edilir. Devasa bir kara delikte hızla döndüğünde, genel görelilik tarafından tahmin edilen çarpık uzay-zaman, sıcak spot ışığı bir ışık demetine odaklayacaktır. Işık huzmesi dünyayı süpürdüğünde, kara deliğin titreme derecesini ölçebiliriz. Broderick: Bir kara delik deniz fenerinin merceği gibidir, etrafımızda döndüğünde bize bir ışık parıltısı yayar. Eğer fırlatma kara deliğin titreşmesine neden olursa, hareket doğrusal olacaktır çünkü küçük kütle dışa doğru hareket edecek ve soğuyacaktır. Kara deliği çevreleyen diskteki kümelerden kaynaklanıyorsa, hareket herhangi bir düzgün yönde ilerlemeyecektir. Ancak araştırma ekibi, dairesel hareketin yörünge sıcak noktalarını desteklediğine inanıyor.
Bonmap Radyo Astronomi Enstitüsü'nde astrofizikçi olan Gunther Witzel şunları söyledi: Beni bu sonuca inanmaya meyilli yapan özel bir gerçek var. GRAVITY ayrıca polarizasyon işlemi sırasında hareket eden parlama tarafından yayılan ışığın yörünge hareketiyle aynı kaba zaman ölçeğini izlediğini buldu.Sıcak nokta tarafından yayılan ışık polarize edilecektir.Işık noktası eğri uzay-zamanın içinden geçtiğinde, kutuplaşması yörünge boyunca bozulacaktır. . Astrofizikçiler için, bu eşsiz ortamda plazma üzerindeki herhangi bir küçük hareket çok ilginçtir. Münih'teki Ludwig Maximilian Üniversitesi'nde bir kozmolog olan Nico Hamaus şunları söyledi: Tamamen yabancı olan yeni bir çevre ile karşı karşıyayız ve bu yüzden insanlar Böyle belirsiz bir fikriniz var. Ancak şimdi teorisyenler, bu sıcak noktaların insanlara Einstein'ın yerçekimi teorisi hakkında güçlü sorular vereceğini umuyorlar.
2. Ufku keşfedin
Bir kara deliğe gideceğimizi varsayalım, bir kara deliğe yaklaştığınızda, genel olarak konuşursak, geriye bakma şansınız var - kara delik kenar ufku. Ama belki de geriye dönüp bakmanın zamanı daha erken olacaktır - astrofizikçiler buna en içteki kararlı dairesel yörünge (ISCO) diyorlar. Galaksinin merkezindeki kara deliğin etrafındaki sıcak noktalar, bu sınırın dışında yörüngede dönüyor gibi görünüyor. Bu yörüngenin varlığı, Newton ve Einstein'ın yerçekimi teorisi arasındaki temel farktır. Newton'un yerçekimi teorisinde, hızı artırmaya devam ettiğiniz sürece, nesnenin etrafında istediğiniz gibi dönebilirsiniz. Ancak Einstein'ın görüşüne göre, dönen enerji daha fazla yerçekimi gerektirir. Belirli bir mesafe içinde daha hızlı koşmak yalnızca düşüşünüzü hızlandırır. Kara delik, şeylerin yok olduğu bir kanalizasyon ise, bu en içteki dairesel yörünge bir lavabo gibidir. Kenarın etrafında uçan ışık kaynağı, Tabiat Ana'nın bir armağanıdır.Karadeliğin kütlesi ve dönme hızı, ISCO'nun konumunu ve belirli bir yarıçaptaki bir sıcak noktanın seyahat süresini belirler.
Genel görelilik, kütle ve dönüş dışında başka hiçbir faktörün bir nesnenin astrofiziksel bir kara deliğin yörüngesinde nasıl döndüğünü belirleyemeyeceğini savunur. Gates ve Genzel kara deliğin kütlesini belirlediler. Henüz dönüşünü hesaplayamasalar da, sonraki işaret fişekleri, özellikle daha parlak olanlar, konumunu belirlemeye yardımcı olacaktır. Bir kara deliğin dönüşü çevredeki alanı sürükleyerek yakındaki nesnelerin yörüngeye girmesi için geçen süreyi değiştirir. GRAVITY, farklı yarıçaplara sahip kara deliklerin yörüngesine girmenin ne kadar sürdüğünü tespit etmek için bir işaret fişeği kataloğu oluşturduğunda, bilim adamları kara deliğin dönüşünün ne olduğunu anlayabilecekler. Elbette bu genel görelilik teorisinin doğru olduğu varsayımıyla yapılan bir çıkarımdır.Karadeliğin etrafındaki nesnelerin yörüngeleri tamamen kara deliğin kütlesi ve dönüşü tarafından belirlenir. Bu yörüngeleri etkileyen başka faktörler varsa, bu Einstein'ın teorisinin ayarlanması gerektiğini gösterebilir.
Almanya, Garching'deki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nde astrofizikçi olan Reinhard Genzel, Samanyolu'nun merkezindeki kara deliğin etrafındaki alanı incelemek için çok büyük teleskop dizisinde dört teleskop kullandı. Resim: Max Plank Fizik Enstitüsü
Ek olarak, Samanyolu'nun merkezindeki kara deliğin etrafındaki uzay-zaman problemini çözmeye çalışan Horizon Teleskobu veya EHT'den daha heyecan verici bir fırsat geliyor. EHT ekibi şu anda verilerini inceliyor ve 2019'da bir ara yayınlamayı umuyor. EHT ayrıca imkansız net görüşünü bastırmak için interferometri kullanır. Ancak, yerçekiminin kızılötesi emisyon hatlarından bin kat daha uzun olan radyo dalgaları altında çalışır. Bileşenleri sadece Şili'deki bir dağın tepesini değil, tüm dünyayı kapsıyor. Dünya döndükçe, bu gözlemevleri tarafından taranan uzay daha fazla bilgi toplayacak. Parlama sırasında GRAVITY, kara deliğin konumunu her 30 saniyede bir inanılmaz doğrulukla ölçer, ancak EHT'nin farklı bir amacı vardır: ISCO'nun kara deliği çevreleyen kavisli radyo dalgalarının uzun pozlama görüntüsü.
Harvard Üniversitesi'nden EHT'nin direktörü Doeleman şunları söyledi: Ancak GRAVITY'nin keşfettiği sıcak nokta salınımı yeni bir fırsat sunuyor: Bu olaylar sık sık meydana gelirse ve böyle görünüyorsa, herkes için hayırlı olacaktır. Haberler. Radyo dalga boylarında da titreşimler meydana gelirse, EHT onların küçük hareket konumlarını izleyebilir. Kara deliği çevreleyen şeyin geçmiş gözlemlerine inanırlarsa - örneğin, geçmişte ve aynı gece aynı işaret fişeklerinin kaybolmasını kütleçekimsel olarak seyrederlerse, ekip uzun pozlarını sürekli karelere bölebilir ve gerçekçi bir model oluşturmak için matematiksel modeller kullanabilir. Filmlerle çevrili sıcak noktalar. Delman şunları söyledi: Aynı şeyi farklı araçlarla birbirini tamamlayan yollarla test edebiliriz, bu gerçek bilimdir.
Brocade Garden-Science Popularization Referans Dergi Edebiyatı: "Astronomi ve Astrofizik"
Metin: Joshua Sokol / Quanta dergisi / Quanta Haber Bülteni
Kağıt pdf: aanda.org/articles/aa/pdf/2018/10/aa34294-18.pdf
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
