Az Event Horizon Telescope projekt résztvevői, nagy hálózat A rádióteleszkópok először mutattak valódi képet egy fekete lyuk árnyékáról - a Messier 87 (M87) galaxisban, a Szűz csillagképben.
Egyszerre hat nagy sajtótájékoztatót tartottak szerte a világon, ahol asztrofizikusok számoltak be a nemzetközi projekt eredményeiről.
A projekt egyik vezetője, Luciano Rezzol megjegyezte, hogy a kapott kép megerősíti az eseményhorizont létezését, vagyis Albert Einstein általános relativitáselméletének helyességét bizonyítja.
A tudósok nyolc hosszúhullámú rádióteleszkóp erejét egyesítették a bolygó különböző részein egyetlen nagy rádióteleszkóp-interferométerben, mivel a rádióteleszkóp-hálózat a legalkalmasabb az ilyen megfigyelésekre. A rádióteleszkópok különösen Franciaországban, Chilében, Hawaii szigetén találhatók, Déli-sark. Az eseményhorizont-teleszkóp a fekete lyukat körülvevő téridő határvonalról kapta a nevét, amely az úgynevezett vissza nem térő pont.
Hová tűnt a teleszkóp?
Az egyes galaxisok középpontjában található szupermasszív fekete lyukak környékének feltárása érdekében a tudósok rádióteleszkóp-hálózatot irányítottak két objektumra - a Sagittarius A*-ra, egy kompakt és fényes rádiósugárzási forrásra, amely a Tejútrendszer-galaxisunk közepén, távolról található. körülbelül 26 ezer fényévnyire van a Földtől, és egy másik fekete lyuknál - a Messier 87 (M87) elliptikus galaxis közepén a Szűz csillagképben, a Földtől 55 millió fényév távolságra található. Az M87 galaxisban található fekete lyuk körülbelül 6,5 milliárdszor nehezebb a Napnál és ezerszer nehezebb, mint a Sagittarius A*.
A folyamatos megfigyelések 2017 áprilisában 10 napig folytatódtak. Mindegyik teleszkóp 500 TB információt gyűjtött be. A tudósoknak két évbe telt a kapott adatok megfejtése és elemzése. A megfigyelési eredmények tanulmányozásakor a tudósok a Heistack Obszervatórium (Massachusetts Institute of Technology, USA) és a bonni (Németország) Max Planck Rádiócsillagászati Intézet szuperszámítógépeihez folyamodtak.
A populáris kultúra leghíresebb fekete lyuk képe Gargantua képe az Interstellar című filmben. Kip Thorne amerikai asztrofizikus, aki a gravitációs hullámok felfedezéséért Nobel-díjat kapott, a fekete lyuk vizuális képének megalkotásáért és tudományos pontosságáért volt felelős. A filmben a kép tele van részletekkel és optikai effektusokkal.
Úgy tartják, hogy a fekete lyuk olyan objektum, amelynek gravitációja olyan erős, hogy még a fény sem tud végtelen távolságra elmozdulni tőle, és egyetlen test sem tud kiszabadulni a fekete lyukból. Az ilyen objektumok fogalma a gravitáció modern nézetéhez, Einstein általános relativitáselméletéhez és a gravitáció tér-idő görbületén keresztül történő megjelenítéséhez kapcsolódik.
Amit az asztrofizikusok tudni akartak
Feltételezték, hogy a teleszkópok közös munkája segít a fekete lyuk árnyékának felismerésében. A mérések az általános relativitáselméletet fogják tesztelni, és további bizonyítékot szolgáltatnak a fekete lyukak létezésére. A fekete lyukak hipotetikus objektumok maradnak, de a csillagászoknak nincs kétsége afelől, hogy léteznek. Létezésükre nagy mennyiségű közvetett bizonyítékot szereztek már, a közeli bináris rendszerek megfigyelésétől a gravitációs hullámokig. Az első tudományosan megalapozott képet egy fekete lyukról Jean-Pierre Luminet francia asztrofizikus készítette 1979-ben.
Mindeddig azonban nem történt közvetlen megfigyelés a fekete lyukakról - a fekete lyukak kicsik, ugyanakkor nagyon távoliak.
A tudósok azt is ki akarták deríteni, hogy egyes fekete lyukak miért a kolosszális sugárforrások – kvazárok – központjai, míg mások – köztük a Sagittarius A* – csendesen viselkednek. Ezenkívül a részletes megfigyelések segítenek tesztelni az egzotikus hipotéziseket, például a féreglyuk hipotézist.
A fekete lyukak az egyetlen kozmikus testek, amelyek a gravitáció révén képesek magukhoz vonzani a fényt. Ők a világegyetem legnagyobb objektumai is. Nem valószínű, hogy egyhamar megtudjuk, mi történik az eseményhorizontjuk közelében (az úgynevezett „pont, ahol nincs visszatérés”). Ezek világunk legtitokzatosabb helyei, amelyekről a több évtizedes kutatás ellenére még mindig nagyon keveset tudunk. Ez a cikk 10 tényt tartalmaz, amelyek a legérdekesebbnek nevezhetők.
1 A fekete lyukak nem szívják magukba az anyagot
Sokan a fekete lyukat egyfajta „űrporszívónak” képzelik el, amely beszívja a környező teret. Valójában a fekete lyukak közönséges űrobjektumok, amelyek kivételesen erős gravitációs mezővel rendelkeznek.
Ha egy akkora fekete lyuk keletkezne a Nap helyén, a Földet nem húznák be, ugyanazon a pályán forogna, mint ma. A fekete lyukak mellett elhelyezkedő csillagok csillagszél formájában elveszítik tömegük egy részét (ez minden csillag létezése során előfordul), és a fekete lyukak csak ezt az anyagot nyelik el.
2 A fekete lyukak létezését Karl Schwarzschild jósolta meg
Karl Schwarzschild volt az első, aki Einstein általános relativitáselméletét használta a „pont, ahonnan nincs visszatérés” létezésének bizonyítására. Einstein maga nem gondolt a fekete lyukakra, bár elmélete megjósolja létezésüket.
Schwarzschild 1915-ben tette meg javaslatát, közvetlenül azután, hogy Einstein közzétette általános relativitáselméletét. Ekkor jelent meg a „Schwarzschild-sugár” kifejezés – ez egy olyan érték, amely megmutatja, mennyit kell összenyomni egy tárgyat ahhoz, hogy fekete lyukká váljon.
Elméletileg bármiből fekete lyuk válhat, ha kellőképpen össze van nyomva. Minél sűrűbb az objektum, annál erősebb a gravitációs mező. Például a Föld fekete lyukká válna, ha egy földimogyoró méretű objektum tömege lenne.
3 fekete lyuk új univerzumokat szülhet
Az az elképzelés, hogy a fekete lyukak új univerzumokat szülhetnek, abszurdnak tűnik (főleg, hogy még mindig nem vagyunk biztosak más univerzumok létezésében). Ennek ellenére a tudósok aktívan dolgoznak ilyen elméleteket.
Ezen elméletek egyikének nagyon leegyszerűsített változata a következő. Világunk rendkívül kedvező feltételekkel rendelkezik az élet kialakulásához benne. Ha a fizikai állandók bármelyike csak egy kicsit is megváltozna, nem lennénk ezen a világon. A fekete lyukak szingularitása felülírja a fizika normális törvényeit, és (legalábbis elméletben) egy új univerzumot hozhat létre, amely különbözik a miénktől.
4 fekete lyuk spagettivé változtathat (és bármit).
A fekete lyukak megfeszítik a közelükben lévő tárgyakat. Ezek a tárgyak kezdenek hasonlítani a spagettire (sőt van egy speciális kifejezés - „spagettikészítés”).
Ez a gravitáció működésének köszönhető. Jelenleg a lábaid közelebb vannak a Föld középpontjához, mint a fejed, ezért erősebben vonzzák őket. Egy fekete lyuk felszínén a gravitáció különbsége ellened kezd dolgozni. A lábak egyre gyorsabban vonzódnak a fekete lyuk közepe felé, így a test felső fele nem tud lépést tartani velük. Eredmény: spagettizálás!
5 A fekete lyukak idővel elpárolognak
A fekete lyukak nemcsak elnyelik a csillagszelet, hanem el is párolognak. Ezt a jelenséget 1974-ben fedezték fel, és Hawking-sugárzásnak nevezték (a felfedező Stephen Hawking után).
Idővel a fekete lyuk ezzel a sugárzással együtt az összes tömegét a környező térbe engedheti, és eltűnhet.
6 A fekete lyukak lelassítják a közelükben lévő időt
Ahogy közeledsz az eseményhorizonthoz, az idő lelassul. Ahhoz, hogy megértsük, miért történik ez, meg kell vizsgálnunk az „iker-paradoxont”, egy gondolatkísérletet, amelyet gyakran Einstein általános relativitáselméletének alapelvei illusztrálására használnak.
Az egyik ikertestvér a Földön marad, a második pedig űrutazásra repül, fénysebességgel haladva. A Földre visszatérve az iker felfedezi, hogy bátyja többet öregedett, mint ő, mert az idő lassabban telik, amikor közel fénysebességgel halad.
Ahogy közeledsz egy fekete lyuk eseményhorizontjához, ilyen sebességgel fogsz mozogni Magassebesség hogy az idő lelassul számodra.
7 A fekete lyukak a legfejlettebb energiarendszerek
A fekete lyukak jobban termelnek energiát, mint a Nap és más csillagok. Ez a körülöttük keringő anyagnak köszönhető. Az eseményhorizontot óriási sebességgel átlépve a fekete lyuk pályáján lévő anyag rendkívül magas hőmérsékletre melegszik fel. Ezt fekete test sugárzásnak nevezik.
Összehasonlításképpen: a magfúzió az anyag 0,7%-át alakítja át energiává. Egy fekete lyuk közelében az anyag 10%-a válik energiává!
8 A fekete lyukak meghajlítják a körülöttük lévő teret
A teret úgy lehet felfogni, mint egy kifeszített gumilemezt, amelyre vonalak vannak húzva. Ha egy objektumot helyez a rekordra, az megváltoztatja az alakját. A fekete lyukak ugyanúgy működnek. Szélsőséges tömegük mindent magához vonz, a fényt is (amelynek sugarait, hogy a hasonlatot folytassuk, vonalaknak nevezhetnénk egy tányéron).
9 A fekete lyukak korlátozzák a csillagok számát az Univerzumban
A csillagok a gázfelhőkből keletkeznek. A csillagkeletkezés megkezdéséhez a felhőnek le kell hűlnie.
A fekete testek sugárzása megakadályozza a gázfelhők lehűlését és megakadályozza a csillagok megjelenését.
10 Elméletileg bármely tárgyból fekete lyuk lehet
Az egyetlen különbség a Napunk és a fekete lyuk között a gravitációs erő. A fekete lyuk közepén sokkal erősebb, mint a csillagok közepén. Ha a Napunkat körülbelül öt kilométer átmérőjűre tömörítenék, akkor fekete lyuk lehet.
Elméletileg bármiből lehet fekete lyuk. A gyakorlatban tudjuk, hogy fekete lyukak csak olyan hatalmas csillagok összeomlása következtében keletkeznek, amelyek tömege 20-30-szor meghaladja a Napot.
