İnsan kara deliğinin ilk fotoğrafı yakında geliyor, gökbilimciler kara deliği sizin için popülerleştirecek
10 Nisan Pekin saatiyle 21: 00'de dünya çapında altı konum (Brüksel, Belçika, Santiago, Şili, Şangay ve Taipei, Japonya, Tokyo, Japonya ve Washington, ABD) İngilizce, İspanyolca, Çince ve Japonca dillerinde küresel bir basın bülteni koordine edecek. Evet, Event Horizon Telescope (EHT), süper kütleli kara deliklerin fotoğraflarıyla ilgili büyük bir başarıyı duyuracak. Şanghay'da, EHT projesi ve Çin Bilimler Akademisi, bu büyük başarıyı Çin Bilimler Akademisi'nin Şangay Astronomik Gözlemevi'nde ortaklaşa yayınlayacak.
Kara delik nedir? Neden kara deliklerin fotoğraflarını çekelim? Kara delikleri ne tür bir teleskop görüntüleyebilir? Kara deliklerin fotoğraflarını çekmek neden zor? ... Gizemi açığa çıkaran yüksek profilli kara delik fotoğraflarının arifesinde, EHT projesine katılan Çin Bilimler Akademisi'nin Şangay Astronomik Gözlemevi, medyaya kara delikle ilgili bir dizi bilim bilgisi sağladı
1. Bir kara deliğin resmini çekerken, ne tür bir resim çekmek istiyorsunuz? Gökbilimciler ne tür bir resim çekmeyi umuyorlar?
Genel görelilik, kara deliklerin varlığından ötürü, orta alanda, birikme veya jet radyasyonunun neden olduğu hilal şeklindeki bir hale ile çevrili, kara delik ufkunun oluşturduğu bir gölge göreceğimizi öngörür. Bir kara deliğin dönüşü, gözlemcinin görüş hattının yönünden farklıdır Halenin boyutu, Schwarzschild yarıçapının yaklaşık 4,8-5,2 katıdır (Not: Schwarzschild yarıçapı, spinsiz bir kara deliğin olay ufku yarıçapını ifade eder).
Teorik modellerden biri, gümüş çekirdeğin kara delik gölgesini ve onu çevreleyen hilal şeklindeki haleyi öngördü. Resim kaynağı: Lu Rusen / Şangay Astronomik Gözlemevi, Çin Bilimler Akademisi
2. Neden kara deliklerin fotoğraflarını çekelim?
Kara delik gölgelerinin görüntülenmesi, kara deliklerin varlığının doğrudan "görsel" kanıtını sağlayacaktır. Kara deliklerin güçlü çekim kuvveti vardır, bu nedenle kara deliklerin fotoğraflarını çekmenin en önemli amacı, Einstein'ın kuvvetli çekim alanlarının aşırı ortamında genel görelilik teorisini doğrulamak ve kara delik etrafındaki madde birikimini ve jetlerin oluşumunu ve yayılmasını incelemektir.
3. Fotoğraf için ne tür bir kara delik uygundur?
Kara deliğin gölgesi ve onu çevreleyen hilal benzeri hale çok çok küçüktür.Kısıtlı kamera ekipmanı durumunda, kara deliğin bir fotoğrafını çekmek istiyorsanız, hiç şüphesiz nesne olarak yeterince büyük açısal çapa sahip bir kara delik bulmalısınız.
Bir kara deliğin olay ufkunun boyutu kütlesiyle doğru orantılı olduğundan, bu, kütle ne kadar büyükse, olay ufku da o kadar büyük olur, bu nedenle yakın çevredeki süper kütleli kara delikler kara delik görüntüleme için mükemmel adaylardır. Samanyolu'nun Yay burcu yönündeki merkezi kara deliği Yay A * ve komşu radyo galaksisi M87'nin merkezi kara deliği M87 * en iyi bilinen iki adaydır.
Samanyolu'nun merkezindeki kara deliğin Schwarzschild yarıçapı yaklaşık 10 mikro arksaniye'dir ve gölgesinin açısal çapı 47-50 mikro arksaniye'dir ve bu aydaki bir elmanın açısal çapına eşittir (ayın açısal çapı 30'dur. Açısal dakika). M87'nin merkezindeki süper kütleli kara deliğin (M87 *) gölgesi, gümüşün merkezindeki kara deliğin gölgesinden biraz daha küçük görünüyor, yaklaşık 37-40 mikro-yay saniye.
HST tarafından alınan M87, telif hakkı: NASA
4. Kara delikleri ne tür bir teleskop görüntüleyebilir?
Bir kara deliği görüntülemek için, teleskobun yeterince hassas olduğundan ve çözülebilecek ayrıntıların, görülebilmesini ve net bir şekilde görülebilmesini sağlayacak kadar küçük olmasını sağlamak gerekir. Bu koşulları karşılamak için en iyi araç, 1967'de ortaya çıkan Çok Uzun Temel İnterferometri (VLBI) teknolojisidir (bu VLBI teknolojisinin aynı zamanda Çin'in Chang'e Lunar Exploration Project dedektörlerine de başarıyla uygulandığını belirtmekte fayda var. Belirleme pozisyonu). 1 milimetrelik bir dalga boyunda gözlem varsayarsak, 10.000 kilometre uzunluğundaki bir taban çizgisi, yaklaşık 21 mikroark saniye çözünürlüğü elde edebilir.
Ancak, VLBI dizisinin çözünürlüğü yeterince yüksek olduğu sürece, kara deliği başarılı bir şekilde fotoğraflayabileceğinizi düşünmeyin. Çünkü durum o kadar basit değil. Tıpkı TV programlarını izlemek için doğru kanalı seçmeniz gerektiği gibi, kara delik görüntüleme için de VLBI gözlemlerini doğru bantta yapabilmek çok önemlidir. Kara delik ufkunu gözlemlemek için en iyi dalga bandı yaklaşık 1 milimetredir.
5. Bu fotoğraf için Ufuk Teleskobu (EHT) ne tür bir teleskop kullanılıyor?
İlk kara delik görüntüsünü yakalamak için dünya çapında 200'den fazla bilim insanı, büyük bir uluslararası işbirliği planı olan EHT'ye ulaştı. EHT gözleminde kullanılan teknoloji, şu anda 1.3 mm'de çalışan ve daha kısa bir 0.8 mm'ye genişlemesi beklenen milimetre dalgası VLBI'dır.
EHT işbirlikçileri, genel göreliliği Einstein'ın asla düşünemeyeceği bir şekilde test etmek için Nisan 2017'de dünyanın en yüksek ve en uzak radyo astronomi gözlemevlerine gittiler. Bu gözleme katılanlar arasında dünya çapında 6 konumda bulunan 8 istasyon bulunmaktadır (Atacama Pathfinder Experiment, APEX; Atacama Büyük Milimetre / milimetre-altı Dizisi, ALMA; IRAM 30-metrelik Teleskop; Güney Kutbu Teleskobu, SPT; James Clark Maxwell Teleskobu, JCMT ; Büyük Milimetre Teleskopu, LMT; Milimetre altı Dizisi, SMA; Milimetre Altı Teleskopu, SMT). Bunlar arasında JCMT şu anda Doğu Asya Gözlemevi tarafından işletilmektedir ve Çin, Tayvan, Güney Kore ve Japonya'nın ortak bir projesidir.
Nisan 2017'de EHT gözlemine katılan 8 istasyondan M87'yi gözlemleyen 7 istasyona düz çizgiler, kalibrasyon kaynağı gözlemleyen istasyonlara ise noktalı çizgiler (3C279) bağlanmıştır. Resim kaynağı: "İlk M87 Olayı Ufuk Teleskobu Sonuçları I: Süper Kütleli Kara Deliğin Gölgesi".
6. Kara deliklerin fotoğrafını çekmenin zorluğu nedir?
Birincisi, uygun fotoğraf nesnesini seçmektir - yakın çevredeki süper kütleli kara delik, kara delik görüntüleme için mükemmel bir adaydır; ikincisi, süper büyük bir teleskop oluşturmak için birlikte çalışmaktır - Ufuk Teleskobu (EHT); üçüncüsü, uygun gözlem bandında olmaktır - -Milimetre dalgası; Dördüncüsü, VLBI tarafından kaydedilen büyük miktardaki veriler karşısında, son kara delik görüntüsünü elde etmek için karmaşık veri işlem sonrası ve analizi gerçekleştirir. Raporlara göre, Nisan 2017'deki EHT gözlemindeki her istasyonun veri hızı şaşırtıcı bir şekilde 32Gbit / s'ye ulaştı ve 8 istasyon 5 günlük gözlem döneminde toplamda yaklaşık 3.500 TB veri kaydetti. Gökbilimciler, bu kadar çok veri bir filmse, izlemeyi bitirmenin en az birkaç yüz yıl alacağını söylemeyi severler.
7. Kara delik nedir?
Teoride, kara delik, Einstein'ın genel görelilik teorisi tarafından öngörülen bir tür gök cisimidir.Süper kütleçekimi, ışığın etki alanından kaçmasını imkansız kılar.Bu etki alanına kara deliğin yarıçapı veya olay ufku denir. .
Evrende gökbilimciler, evrendeki kara delikleri kütlelerine göre üç kategoriye ayırırlar: sabit yıldız kütleli kara delikler (güneş kütlesinin onlarca ila yüzlerce katı), süper kütleli kara delikler (güneş kütlesinin birkaç milyon katından fazla) ve orta kütleli kara delikler (orta) İlk ikisi arasında).
Yoğun nesneler kalitelerine, görüntü kaynağına göre sınıflandırılır: NASA
8. Kara delikler neden incelenmeli?
Kara delikler evrendedir ve kara deliklerin kendilerinin de insanların çalışmasını bekleyen pek çok büyüleyici sırları vardır. Birincisi, Samanyolu'nun merkezinde insanların yaşadığı süper kütleli bir kara delik var ve kütlesi güneş kütlesinin yaklaşık 4 milyon katı; ikincisi, bu süper kütleli kara delik insan yaşamını etkileyecek mi? Üçüncüsü, Samanyolu'ndaki bu süper kütleli kara deliğe ek olarak, yıldız düzeyinde çok sayıda kara delik vardır. Dördüncü olarak, bir kara delik ile içinde bulunduğu galaksi arasındaki ilişki nedir?
Uzak evrende kocaman bir kara deliğe sahip bir kuasarın şematik diyagramı (resim yapımcısı: Li Zhaoyu. Arka plan resmi NASA / JPL-Caltech ve Misti Dağı Gözlemevi'nden geliyor)
9. Kara deliklerin varlığı nasıl doğrulanır? Gerçekten kara delikler var mı?
Bir kara deliğin adı, ilk bakışta bir kara delik, onu göremeyeceğiniz anlamına mı gelir; göremezseniz, var olduğunu nasıl bilebilirsiniz? Bu fotoğraftan önce, gökbilimciler kara deliklerin varlığını göstermek için çeşitli dolaylı kanıtlar kullandılar ve başlıca üç tür temsili kanıt vardı.
İlk olarak, yıldızların ve gazın hareketi kara deliklerin izlerini ortaya çıkarır. Kara deliklerin etrafındaki yıldızları ve gazı etkileyecek güçlü bir çekim kuvveti vardır, bu nedenle bu etkiyi gözlemleyerek kara deliklerin varlığını doğrulayabiliriz.
İkinci olarak, kara delik biriktirme materyali tarafından yayılan ışığa ("yemek yemeye benzer") dayanarak bir kara deliğin varlığını yargılayın.
Üçüncüsü, büyüme sürecini görerek kara deliği "görün".
Kara deliklerin gerçekten var olduğunu gösteren birçok benzer kanıt vardır. Ama bunlar hala dolaylı kanıtlar.İnsanlar hala kara deliği doğrudan "görmek" istiyorlar. Bu nedenle, dünya çapındaki bilim adamlarının kapsamlı işbirliği ve sürekli çabaları sayesinde, nihayet karadeliğin doğrudan ortaya çıkacak ilk fotoğrafını çektik.
Gümüş çekirdek yakınındaki yıldızların hareketinin ekran görüntüsü, görüntü kaynağı: Keck / UCLA Galaktik Merkez Grubu
EHT projesine Çinli bilim adamlarının katılımı neler? Ufuk Teleskobu'nun gelecekte hangi sonuçları beklemesi gerekecek? Elbette, (EHT) projesi hakkında daha fazla bilgi edinmek ve ilk insan kara delik fotoğrafının ayrıntıları hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, lütfen sabırlı olun ve birkaç saat içinde küresel senkronizasyon konferansına dikkat edin. (Bitiş)
