Çok dikkat! İnsanlık tarihindeki ilk kara delik fotoğrafı böyle görünüyordu!
Xinmin Evening News muhabiri Dong Chunlei Stajyer muhabiri Gao Yang
İnsanın ilk kara delik fotoğrafı. Resim kaynağı: Event Horizon Telescope International Cooperation Organization
Ne şanslıyız ki, bu andan itibaren, tarihte kara delikleri "gören" ilk nesil olduk!
Düşündüğünle aynı mı? Alevli bir ateş duvarı gibi mi, ağzı sonuna kadar açık bir kara canavar mı, yoksa dipsiz siyah merkezi olan "Yıldızlararası" daki Kagan Tuya kara deliği gibi mi?
"Yıldızlararası" filmindeki Kagantuya kara deliği
Tüm varsayımlar, 10 Nisan 2019, Pekin saatiyle 21: 07'de sona erdi. Şu anda, Event Horizon Telescope (EHT) Uluslararası İşbirliği Örgütü'nden bilim adamları Şangay ve Taipei, Çin, Brüksel, Belçika, Santiago, Şili, Tokyo, Japonya ve Washington, ABD'de eş zamanlı olarak Çince, İspanyolca, Japonca ve İngilizce dillerinde dünyayı yayınladılar. Bir kara deliğin ilk fotoğrafı, süper büyük bir kara deliğin ilk doğrudan görsel kanıtıdır. Dünya çapında ilgi gören bu "fotoğraf", Başak Kümesi'ndeki süper kütleli galaksi Messier87'nin merkezindeki kara deliği ortaya çıkarıyor. Dünyadan 55 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan kara delik, Güneş'in 6,5 milyar katı kütleye sahip ve Dünya'dan görülen en büyük kara deliklerden biridir.
Çin Bilimler Akademisi Şangay Astronomik Gözlemevi yöneticisi ve araştırmacısı Shen Zhiqiang, basın toplantısında olumlu bir şekilde "Einstein haklıydı." Dedi. Teoride bir kara delik, Einstein'ın genel görelilik teorisi tarafından öngörülen bir tür gök cisimidir ve süper bir çekim kuvvetine sahiptir, böylece evrendeki en hızlı ışık etki alanından kaçamaz. Genel görelilik teorisinin ortaya konulmasının üzerinden 104 yıl geçti. Neden kara deliklerin fotoğraflarını çekelim? Bu fotoğraf neden bu kadar geç çekildi? Kara deliklerin fotoğrafları nasıl çekilir ve geliştirilir? Bir zamanlar gizemli hale ilk kez uzaklaştığında, daha fazla soru işareti geldi.
Kara deliğin hayali diyagramı. Resim kaynağı: NASA
Kara delikler aslında çok "basittir"
Kara delik teorisinin tarihi uzun bir zaman öncesine kadar izlenebilir, ancak insanların gözlem yapmak için astronomik araçları kullanmaya başlaması 1970'lere kadar değildi (ondan önce, bilim adamlarının kara delikler anlayışı "konuşma" aşamasında kaldı). Geçtiğimiz 50 yılda insanlar kara deliklere adım adım yaklaştı. Bu fotoğraf ortaya çıkmadan önce bilim adamları kara deliklerin varlığını göstermek için çeşitli dolaylı kanıtlar kullandılar. "Komşu" yıldızların ve gazın hareketi, kara deliğin izlerini açığa çıkardı. Kara deliğin "beslenmesi" veya kara deliğin büyüme sürecini "çevreleyerek" kara deliği "görmesi" tarafından yayılan ışığa dayanarak varlığını yargılamak ... Resimlerde gerçeğin olmadığı bir çağda hiçbir şey bir resim kadar ikna edici olamaz.
Shen Zhiqiang, "Bir bakıma kara delik aslında çok basit bir gök cismi." Dedi. Kastettiği, kara deliklerin aslında sadece üç unsura sahip olduğuydu: kütle, dönme ve yük. Eylül 2015'te ilk kez insanlar birbirine çarpan iki kara deliğin sesini duydu: Yerçekimi dalgaları . Bundan sonra, bilim adamları hızlarını artırdılar ve kara deliklerin "Lu Dağı'nın gerçek yüzünü" keşfetmek için çok çalıştılar. 2016 yılından bu yana, Event Horizon Telescope Project (EHT) sık sık toplantılar düzenlemekte ve ayrıca veri kaydını optimize etmek ve gözlem hassasiyetini geliştirmek dahil olmak üzere ortak gözlemler için teknik rezervler oluşturmuştur. "Olay ufku" adı, kara delikler için kullanılan bir terimden türetilmiştir: Bir kara delik oluştuğunda, etki alanı etrafında "olay ufku" adı verilen bir arayüz oluşturacaktır.
"Fotoğraf çekmek" ve "durulamak" gerçekten kolay değil
Kara deliğin resmi "fotoğraflanması" 2 yıl önce başladı.
5-14 Nisan 2017 tarihleri arasında, dünya çapında 30'dan fazla araştırma enstitüsünden 200'den fazla bilim insanı, dünyanın farklı bölgelerine dağıtılan 8 radyo teleskopu (dizileri) kullanarak harika bir gözlem projesi gerçekleştirdi. "Olay Ufuk Teleskobu" olarak da bilinen sanal bir teleskop ağı. Shen Zhiqiang, "Dünyadaki bu alandaki neredeyse tüm bilimsel araştırmacılar, değişik derecelerde katılmıştır." Bu, dünyanın çapına eşit toplam açıklığa sahip sanal dev bir teleskoptur.Çözünme gücü, ünlü Hubble Uzay Teleskobu'nunkinden 1000 kat daha fazladır. Elde edilen çözünürlük, Paris'te yol kenarındaki bir kahve dükkanı için yeterli olan yaklaşık 20 mikro ark saniye. Kütüphane New York'ta gazete okuyordu.
"Sekiz Kardeş" in iki gözlem hedefi var, biri Samanyolu'nun merkezindeki kara delik Yay A *, diğeri ise M87 galaksisindeki bir kara delik. Her ikisi de kara delik araştırmaları için en iyi hedef olarak kabul ediliyor. . Yay A * 'nın Shen Zhiqiang'ın "eski arkadaşı" olduğunu belirtmekte fayda var. 2005 gibi erken bir tarihte, Shen Zhiqiang liderliğindeki uluslararası astronomi ekibi, karadeliğin arama aralığını en az yarı yarıya azaltarak, 150 milyon kilometre çapındaki bir alanda kara delik Yay A * 'yı ilk kez "kilitledi".
Hawaii, ABDde bulunan SMA (dizi) Kaynak: SMA resmi web sitesi
Kara delikleri gözlemlemenin coğrafi çevre için neredeyse katı gereksinimleri vardır ve düşük rakımlı yerler uygun değildir, bu da çoğu astronomik gözlemevini doğrudan reddeder. Bununla birlikte, havası ince olan yüksek irtifa alanlarında, ekipman, teknoloji ve insanların hepsi testtir. Çin Bilimler Akademisi Şangay Astronomi Gözlemevi'nde araştırmacı olan Lu Rusen, "Bir kara deliği görüntülemek için, teleskop yeterince hassas olmalı ve çözülebilen ayrıntılar görünürlük ve netliği sağlayacak kadar küçük olmalıdır." Bu koşulları karşılamak için en iyi araç başarılı uygulamadan daha iyi olamaz. Chang'e ay keşif projesinin Çin'deki konumunu belirlemek için kullanılan çok uzun temel interferometri (VLBI) teknolojisi. Lu Rusen ve Shen Zhiqiang gazetecilere, bu sofistike teleskoplardaki çalışma ortamının dostane olmadığını ve bazen gece operasyonlarının gerekli olduğunu söyledi. Yüksek tansiyon olması yaygındır. Ekipmana ağır disk dizileri yerleştirmek zor bir iştir, dünyanın en güney noktasından bahsetmiyorum bile. Gözlem verilerini almak sadece yarım yıl sürdü.
EHT'yi oluşturmak göz korkutucu bir zorluktur. Küresel bir ağ oluşturmak için mevcut sekiz radyo teleskopun (dizinin) yükseltilmesi ve konuşlandırılması gerekir. Bu teleskoplar, Hawaii ve Meksika'daki yanardağlar da dahil olmak üzere çeşitli zorlu yüksek irtifa bölgelerine dağıtılır. , Arizona dağları, İspanya'daki Sierra Nevada, Şili'deki Atacama Çölü ve Güney Kutbu. Şangay Astronomi Gözlemevi'nden sekiz bilim insanı da dahil olmak üzere on altı Çinli bilim adamı Hawaii'deki Mauna Kea'da 15 metrelik teleskopun (JCMT) gözlemsel operasyonuna katıldı ve bunlardan biri bugün Washington, ABD'de ortak bir konferansa katılacak.
Meksika'da LMT. Kaynak: LMT resmi web sitesi
"Çin, gözlemlere katılmak için büyük bilimsel donanıma sahip olmasa da, gözlem düzeyinde uluslararası görünürlükle olumlu katkılarda bulunduk. Başlangıcından bu yana EHT'ye katılıyoruz. VLBI teknolojisi, 1967'de dünyada ilk kez başarıyla test edildi. Şangay Astronomik Gözlemevi, 1970'lerden beri yerli VLBI teknolojisinin gelişimini teşvik etmede öncü bir rol oynuyor. Bu nedenle, Şangay altı yayınlama bölgesinden biri olarak seçildi. "Shen Zhiqiangın sözleri gurur duyduğunu ifade etti.
Şangay'ın Tianma Teleskobu'nun en yüksek çalışma frekansı, Mart-Mayıs 2017 EHT küresel ortak gözlemleri, Şangay'ın 65 metrelik Tianma Teleskobu ve Sincan'da "Olay Ufuk Teleskopları" arasında yer almayan 43GHz olmasına rağmen belirtmek gerekir. Doğu Asya VLBI ağının bir üyesi olarak, Nanshan 25 metrelik radyo teleskopu, son M87 kara delik görüntülemesi için toplam akış limiti sağlayan yoğun milimetre dalga VLBI koordineli gözlemine katıldı.
Nisan 2017'deki gözlemden önce, bilim adamları uzun yıllar M87 galaksisinin kara deliği ve Yay A * 'sını "izlemek" için milimetre teleskoplarını kullandılar ve tatmin edici sonuçlar elde ettiler. Uzamsal çözünürlüğü artırmak için bilim adamları, bu gözlem sırasında Şili ve Antarktika'da bulunan teleskopları (dizileri) eklediler ve bu da gözlem penceresindeki hava şartlarına daha katı gereklilikler getirdi. Shen Zhiqiang gazetecilere verdiği demeçte, "Neyse ki, gözlem döneminde, dünya çapında altı yere dağıtılan sekiz radyo teleskopunun (dizilerinin) konumlarındaki hava şaşırtıcı derecede iyiydi."
Kara deliklerin fotoğraflarını çekmek zaten karmaşık bir proje ve fotoğrafları "geliştirmek" insanları iki yıl bekletti. Shen Zhiqiang, bilim adamlarının tartışmasız görüntüler elde etmeyi umarak karşılaştırma ve analiz için çok zaman harcadıklarını açıkladı. "Umarım bugün bu anı herkes hatırlar."
Gizemli gök cisimlerinin gizemli "gölgeleri"
Kara deliğin kendisi ışık yaymaz, öyleyse kara deliğin "fotoğrafı" tam olarak nedir? Cevap, gizemli bir kara deliğin gizemli bir siluet fotoğrafını çekmek gibi olan kara deliğin "gölgesi" dir. Raporlara göre, kara delikler çevredeki ortamı aşırı derecede etkiliyor, zaman ve uzayı büküyor ve çevredeki gazı emiyor. Bu süreçte gazın yerçekimi enerjisi ısı enerjisine dönüştürülür, bu nedenle gazın sıcaklığı çok yükselir ve çok parlak olan güçlü radyasyon yayar. "Böylelikle kara delik, ışıltılı gaza benzer parlak bir alana dalmış gibidir. Kara deliğin gölgeye benzer karanlık bir alan oluşturmasını bekliyoruz. Einstein'ın genel görelilik teorisinin öngördüğü tam da budur, ancak onu daha önce hiç görmedik. "EHT bilimsel komitesi başkanı, Hollanda Radboud Üniversitesi'nden Heino Falk açıkladı. "Bu gölgenin oluşumu, ışığın kütleçekimsel bükülmesinden ve kara delik ufku tarafından fotonların yakalanmasından kaynaklanıyor. Gölge, kara delikler gibi büyüleyici gök cisimlerinin doğasının çoğunu ortaya çıkarıyor ve ayrıca M87'nin merkezindeki kara deliğin büyük kütlesini ölçmemize izin veriyor."
2005 yılında, Shen Zhiqiang liderliğindeki uluslararası araştırma grubu, Amerika kıtasına dağılmış 10 adet 25 metrelik radyo teleskopundan oluşan çok uzun bir temel interferometrik dizi kullanarak dünyanın ilk 3,5 mm dalga boylu Sagittarius A * görüntüsünü elde etti. Bu sefer "Eight Brothers" ın çalışma bandı 1.3 mm. Shen Zhiqiang, "Gerçek hayatta 2,2 mm neredeyse önemsizdir. Ancak astronomik gözlemlerde bu, kara deliğin gölgesini görmemizi sağlayacak kadar ileri bir adımdır." Dedi.
Bir kara deliğin ilk fotoğrafını elde etmek bilim adamları için daha da büyük bir teşviktir. Bugün, 375GHz frekans ve 0.8mm dalga boyunda çalışabilen radyo teleskopunu test etmeye çoktan başladılar. Şangay Astronomi Gözlemevi müdürü Zhiqiang Shen, "M87'nin merkezindeki kara deliğin düzgün bir şekilde görüntülenmesi, hiçbir şekilde EHT uluslararası işbirliğinin son noktası değildir," dedi. "Fransız Alpleri'ndeki IRAMNOEMA Gözlemevi'nin, Grönland Teleskobunun ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Kitt Peak Teleskopunun eklenmesiyle, gelecekte EHT'nin hassasiyeti önemli ölçüde artacak. Daha fazla kara delik ve daha fazla gök cismi gözlemlemeyi umuyoruz ve yakın gelecekte daha fazla EHT olacağına inanıyoruz. Heyecan verici sonuçlar. "
