Participanții la proiectul Event Horizon Telescope (Event Horizon Telescope), retea mare radiotelescoapele au arătat pentru prima dată o imagine reală a umbrei unei găuri negre - în galaxia Messier 87 (M87) din constelația Fecioarei.
În același timp, în întreaga lume s-au ținut șase conferințe de presă mari, unde astrofizicienii au raportat rezultatele lucrărilor proiectului internațional.
Unul dintre liderii proiectului, Luciano Rezzol, a remarcat că imaginea rezultată confirmă existența orizontului evenimentelor, adică demonstrează corectitudinea teoriei generale a relativității a lui Albert Einstein.
Oamenii de știință au combinat puterea a opt radiotelescoape cu lungime de undă lungă din întreaga lume într-un radiotelescop mare cu interferometru, deoarece o rețea de radiotelescoape este cea mai potrivită pentru astfel de observații. Radiotelescoapele sunt situate, în special, în Franța, Chile, pe insula Hawaii, polul Sud. Telescopul Event Horizon este numit după marginea spațiului-timp care înconjoară o gaură neagră și este cunoscut drept punctul de neîntoarcere.
Unde se uita telescopul?
Pentru a explora vecinătățile găurilor negre supermasive din centrul fiecărei galaxii, oamenii de știință au trimis o rețea de radiotelescoape către două obiecte - Săgetător A*, o sursă compactă și strălucitoare de emisie radio situată în centrul galaxiei noastre, Calea Lactee, la distanță. de aproximativ 26 de mii de ani lumină de Pământ și o gaură neagră - în centrul galaxiei eliptice Messier 87 (M87) din constelația Fecioarei, este situată la o distanță de 55 de milioane de ani lumină de Pământ. Gaura neagră din galaxia M87 este de aproximativ 6,5 miliarde de ori mai grea decât Soarele și de o mie de ori mai grea decât Săgetătorul A*.
Observațiile continue au continuat timp de 10 zile în aprilie 2017. Fiecare dintre telescoape a colectat 500 TB de informații. Oamenii de știință au avut nevoie de doi ani pentru a descifra și analiza datele obținute. La studierea rezultatelor observațiilor, oamenii de știință au recurs la supercalculatoarele de la Observatorul Heistack (MIT, SUA) și Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie din Bonn (Germania).
Cea mai faimoasă imagine a unei găuri negre din cultura populară a fost imaginea lui Gargantua din filmul Interstellar. Astrofizicianul american Kip Thorne, care a primit Premiul Nobel pentru descoperirea undelor gravitaționale, a fost responsabil pentru crearea unei imagini vizuale a unei găuri negre și a fiabilității sale științifice. În film, imaginea este plină de detalii și efecte optice.
Se crede că o gaură neagră este un obiect cu o gravitație atât de puternică încât nici măcar lumina nu se poate îndepărta de ea la o distanță infinită și niciun corp nu poate scăpa dintr-o gaură neagră. Conceptul de astfel de obiecte este legat de viziunea modernă a gravitației, teoria generală a relativității a lui Einstein și reprezentarea gravitației în ea prin curbura spațiului-timp.
Ce au vrut să știe astrofizicienii
S-a presupus că munca comună a telescoapelor va ajuta să vedem umbra unei găuri negre. Măsurătorile vor face posibilă testarea teoriei generale a relativității și obținerea încă o dovadă a existenței găurilor negre. Găurile negre rămân ipotetice, dar astronomii nu au nicio îndoială că ele există. Un număr mare de dovezi indirecte ale existenței lor au fost deja obținute, variind de la observații ale sistemelor binare apropiate până la unde gravitaționale. Prima imagine bazată științific a unei găuri negre a fost obținută de astrofizicianul francez Jean-Pierre Luminet în 1979.
Cu toate acestea, observațiile directe ale găurilor negre nu au existat încă - găurile negre sunt mici, dar în același timp sunt foarte îndepărtate.
Oamenii de știință au mai vrut să afle de ce unele găuri negre sunt centrele surselor colosale de radiații - quasari, în timp ce altele, inclusiv Săgetătorul A*, se comportă calm. În plus, observațiile detaliate pot ajuta la testarea ipotezelor exotice, cum ar fi ipoteza găurii de vierme.
Găurile negre sunt singurele corpuri cosmice capabile să atragă lumina prin gravitație. Ele sunt, de asemenea, cele mai mari obiecte din univers. Este puțin probabil să știm ce se întâmplă în apropierea orizontului lor de evenimente (cunoscut sub numele de „punctul fără întoarcere”) în curând. Acestea sunt cele mai misterioase locuri ale lumii noastre, despre care, în ciuda deceniilor de cercetări, se cunosc foarte puține lucruri până acum. Acest articol conține 10 fapte care pot fi numite cele mai interesante.
1 Găurile negre nu absorb materie.
Mulți oameni cred că o gaură neagră este un fel de „aspirator cosmic” care atrage spațiul înconjurător. De fapt, găurile negre sunt obiecte spațiale obișnuite cu un câmp gravitațional excepțional de puternic.
Dacă în locul Soarelui ar apărea o gaură neagră de aceeași dimensiune, Pământul nu ar fi tras înăuntru, s-ar roti pe aceeași orbită ca și astăzi. Stelele situate în apropierea găurilor negre își pierd o parte din masă sub formă de vânt stelar (acest lucru se întâmplă în timpul existenței oricărei stele), iar găurile negre absorb doar această materie.
2 Existența găurilor negre a fost prezisă de Karl Schwarzschild
Karl Schwarzschild a fost primul care a aplicat teoria generală a relativității a lui Einstein pentru a justifica existența unui „punct fără întoarcere”. Einstein însuși nu s-a gândit la găurile negre, deși teoria sa face posibilă prezicerea existenței lor.
Schwarzschild și-a făcut sugestia în 1915, imediat după ce Einstein și-a publicat teoria generală a relativității. Atunci a apărut termenul „raza Schwarzschild”, o valoare care vă spune cât de mult trebuie să comprimați un obiect pentru a-l transforma într-o gaură neagră.
Teoretic, orice poate deveni o gaură neagră, dacă este suficientă compresie. Cu cât obiectul este mai dens, cu atât câmpul gravitațional pe care îl creează este mai puternic. De exemplu, Pământul ar deveni o gaură neagră dacă un obiect de dimensiunea unei arahide ar avea masa sa.
3 Găurile negre pot genera noi universuri
Ideea că găurile negre pot genera noi universuri pare absurdă (mai ales că încă nu suntem siguri de existența altor universuri). Cu toate acestea, astfel de teorii sunt dezvoltate în mod activ de oamenii de știință.
O versiune foarte simplificată a uneia dintre aceste teorii este următoarea. Lumea noastră are condiții excepțional de favorabile pentru apariția vieții în ea. Dacă vreuna dintre constantele fizice s-ar schimba chiar și ușor, nu am fi în această lume. Singularitatea găurilor negre depășește legile obișnuite ale fizicii și ar putea (cel puțin în teorie) să dea naștere unui nou univers care ar fi diferit de al nostru.
4 Găurile negre te pot transforma pe tine (și orice) în spaghete
Găurile negre întind obiectele care sunt aproape de ele. Aceste obiecte încep să semene cu spaghetele (există chiar și un termen special - „spaghetificare”).
Acest lucru se datorează modului în care funcționează gravitația. În acest moment, picioarele tale sunt mai aproape de centrul Pământului decât capul tău, așa că sunt trase mai puternic. La suprafața unei găuri negre, diferența de gravitație începe să lucreze împotriva ta. Picioarele sunt atrase de centrul găurii negre din ce în ce mai repede, astfel încât jumătatea superioară a trunchiului nu poate ține pasul cu ele. Rezultat: spaghetificare!
5 Găurile negre se evaporă în timp
Găurile negre nu numai că absorb vântul stelar, ci și se evaporă. Acest fenomen a fost descoperit în 1974 și a fost numit radiație Hawking (după Stephen Hawking, care a făcut descoperirea).
În timp, gaura neagră poate să-și dea toată masa în spațiul înconjurător împreună cu această radiație și să dispară.
6 Găurile negre încetinesc timpul în jurul lor
Pe măsură ce te apropii de orizontul evenimentului, timpul încetinește. Pentru a înțelege de ce se întâmplă acest lucru, trebuie să apelăm la „paradoxul gemenilor”, un experiment de gândire folosit adesea pentru a ilustra principiile de bază ale teoriei generale a relativității a lui Einstein.
Unul dintre frații gemeni rămâne pe Pământ, în timp ce celălalt zboară într-o călătorie în spațiu, mișcându-se cu viteza luminii. Revenind pe Pământ, geamănul constată că fratele său a îmbătrânit mai mult decât el, pentru că atunci când se deplasează cu o viteză apropiată de viteza luminii, timpul trece mai încet.
Pe măsură ce vă apropiați de orizontul de evenimente al unei găuri negre, vă veți mișca cu așa ceva de mare viteză acel timp va încetini pentru tine.
7 Găurile negre sunt cele mai avansate centrale electrice
Găurile negre generează energie mai bine decât Soarele și alte stele. Acest lucru se datorează faptului care se învârte în jurul lor. Depășind orizontul evenimentelor cu mare viteză, materia de pe orbita unei găuri negre este încălzită la temperaturi extrem de ridicate. Aceasta se numește radiație de corp negru.
Pentru comparație, în timpul fuziunii nucleare, 0,7% din materie este transformată în energie. Lângă o gaură neagră, 10% din materie devine energie!
8 Găuri negre deformează spațiul din jurul lor
Spațiul poate fi gândit ca o bandă de cauciuc întinsă cu linii desenate pe ea. Dacă puneți un obiect pe farfurie, acesta își va schimba forma. Găurile negre funcționează în același mod. Masa lor extremă atrage totul spre sine, inclusiv lumina (ale cărei raze, continuând analogia, ar putea fi numite linii pe o placă).
9 Găurile negre limitează numărul de stele din univers
Stelele apar din norii de gaz. Pentru ca formarea stelelor să înceapă, norul trebuie să se răcească.
Radiațiile provenite de la corpurile negre împiedică răcirea norilor de gaz și previne formarea stelelor.
10 Teoretic, orice obiect poate deveni o gaură neagră
Singura diferență dintre Soarele nostru și o gaură neagră este puterea gravitației. Este mult mai puternică în centrul unei găuri negre decât în centrul unei stele. Dacă Soarele nostru ar fi comprimat la aproximativ cinci kilometri în diametru, ar putea fi o gaură neagră.
Teoretic, orice poate deveni o gaură neagră. În practică, știm că găurile negre apar doar ca urmare a prăbușirii stelelor uriașe, depășind masa Soarelui de 20-30 de ori.
