Телескоп EHT (телескоп Event Horizont) дає вченим нову ідею монстра, названого Чумацьким Шляхом. Завдяки цим даним ми вперше розглядаємо чорну дірку.

Система радіотелескопів, які розташовані навколо Землі і називаються нею EHT (телескоп Horizon подій), зосереджені на декількох гігантах. Стрілець А це супермасивна чорна діра в середині Чумацького Шляху, і ще більша чорна діра, віддалена 53,5 мільйонами світлових років у галактиці M87. У квітні 2017 приєднався до обсерваторій, щоб спостерігати за межами чорних дір, де сила тяжіння настільки сильна, що навіть світлові промені не можуть залишити її. Майже після двох років порівнянь вчені опублікували перші зображення цих спостережень. Тепер вчені сподіваються, що нові зображення можуть розповісти нам більше про чорні діри.

Як виглядає справжня чорна діра?

Чорні діри дійсно гідні свого імені. Величезний гравітаційний звір не випромінює жодного світла в будь-якій частині електромагнітного спектру, тому він, схоже, не існує сам по собі. Але астрономи знають, що вони там якось для свого роду ескорту. Оскільки їх гравітаційна сила пульсує в зоряному газі і пилі, навколо них утворюються маси у вигляді обертового аккреційного диска з їх взаємно стикуючими атомами. Ця активність випромінює «біле тепло» і випромінює рентгенівські та інші високоенергетичні випромінювання. Найбільш «ненавидячі» насичені чорні діри опромінюють всі зірки навколишніх галактик.

Вважається, що зображення телескопа EHT телескопа SHTH, Sagittaria A, буде мати яскраву чорну тінь на супроводжуваному аккреційному диску яскравого матеріалу. Комп'ютерне моделювання та закони гравітаційної фізики дають астрономам гарне уявлення про те, чого очікувати. Завдяки високій силі тяжіння поблизу чорної діри, аккреційний диск буде деформуватися навколо кільцевого горизонту і цей матеріал буде видно за чорною дірою. Отримане зображення, ймовірно, буде асиметричним. Гравітація згинає світло від внутрішньої частини диска до Землі сильніше, ніж зовнішня частина, і робить частину кільця більш світлою.

Чи застосовуються закони загальної теорії відносності навколо чорної діри?

Точна форма кільця може бути вирішена найбільш розчаровує в теоретичній фізиці. Два стовпи в фізиці - це теорія загальної теорії відносності Ейнштейна, яка керує масивними і гравітаційно потужними об'єктами, такими як чорна діра і квантова механіка, що керує дивним світом субатомних частинок. Кожна теорія працює у власному домені. Але вони не можуть працювати разом.

Фізик Лія Медеірос з університету Арізони в Тусоні говорить:

«Загальна теорія відносності і квантова фізика несумісні один з одним. Якщо в області чорної діри застосовується загальна теорія відносності, то вона може означати просування вперед для теоретиків фізики ».

Оскільки чорні діри є найбільш екстремальним гравітаційним середовищем у Всесвіті, вони є найкращим середовищем для стрес-тесту теорії гравітації. Це як би кидати теорії на стіну і передбачати і руйнувати її. Якщо загальна теорія відносності справедлива, вчені очікують, що чорна діра матиме певну тінь і, отже, кругову форму, якщо не застосувати теорію Ейнштейна, тоді тінь матиме іншу форму. Лія Медеірос та її колеги застосували комп'ютерне моделювання до різних тіней чорної діри 12 000, які можуть відрізнятися від теорій Ейнштейна.

Л. Медеріос каже:

"Якщо ми знайдемо щось інше (альтернативи теоріям гравітації), це буде як Різдвяний подарунок".

Навіть невелике відхилення від загальної теорії відносності допоможе астрономам визначити, що вони бачать з того, що вони очікують.

Чи мертві зірки, що називаються пульсарами, оточують чорну діру молочним шляхом?

Інший спосіб перевірити загальну теорію відносності навколо чорних дірок - спостерігати за тим, як рухаються зірки навколо них. Коли світло з зірок тече в області екстремального залучення чорної діри поблизу неї, світло «розтягується» і, таким чином, з'являється червоніша. Цей процес, званий «червоним, гравітаційним зрушенням» і загальною теорією відносності, був прийнятий. Минулого року астрономи спостерігали його біля району SgrA. Поки що хороша новина для теорії Ейнштейна. Ще кращим способом підтвердити це явище є те саме тестування на пульсарах, які швидко обертаються і змітають зоряне небо променями випромінювання через регулярні проміжки часу і здаються пульсуючими.

Червоний гравітаційний зсув, таким чином, порушив би регулярну метрономічну операцію і, спостерігаючи за ними, мав би більш точний тест теорії загальної теорії відносності.

Скотт Рансон з Національної астрономічної обсерваторії в Шарлоттсвіллі говорить:

"Для більшості людей, які спостерігають область SgrA, було б мрією виявити пульсари або пульсари, що обертаються навколо чорної діри. Багато дуже цікавих і дуже детальних тестів загальної теорії відносності можуть забезпечити пульсари ".

Проте, незважаючи на ретельне спостереження, пульсари поки не знаходять орбіти поблизу району SgrA. Частково тому, що галактичний пил і газ розсіюють свої промені і важко націлюватися. Але EHT все ще забезпечує кращий вигляд центру радіохвиль, так що С.Рансом і його колеги сподіваються, що вони зможуть це зробити. "Це схоже на рибальську експедицію, шанс якої ловити дуже маленький, але коштує", - каже С.Рансом.

Пульсар PSR J1745-2900 (ліворуч на ілюстрації) був виявлений в 2013. Він обертається точно в 150 світлових роках навколо чорної діри в центрі галактики. Але надто далеко від неї проводити точні тести загальної теорії відносності. Саме існування цього пульсара дає астрономам надію використовувати EHT для виявлення більш близьких пульсарів, ближче до чорної діри.

Як чорні діри виробляють струмені?

Деякі чорні діри є голодними жолобами і притягують величезні обсяги газу і пилу, а інші - прискіпливі їдці. Ніхто не знає, чому це так. SgrA представляється тривожним їдцем з дивно темним диском, незважаючи на масу, рівну мільйонам сонячних мас 4. Іншою метою, націленою на EHT, є чорна діра в галактиці M87 - ненажерливий обжора. Він важить як 3,5 до 7,22 мільярдів сонців. Крім того, на додаток до величезного накопиченого аккреційного диска в його околиці, він також струменіє потік заряджених субатомних частинок в межах 5 000 світлових років.

Інститут радіоастрономії ім. Томаса Кричбаума в Бонні каже:

"Трохи суперечить думка, що чорна діра щось взагалі виключає".

Люди зазвичай думають, що чорна діра просто поглинає. Багато чорні діри виробляють струмені довше і ширше, ніж цілі галактики, і можуть досягати мільярдів світлових років від чорної діри.

Природне питання полягає в тому, що може бути потужним джерелом енергії, що випускає струмені на такі великі відстані. Завдяки EHT ми, нарешті, можемо вперше простежити ці події. Ми можемо оцінити величину магнітного поля чорної діри в галактиці M87, оскільки вони пов'язані з силами струменів. Вимірюючи властивості струменів, коли вони знаходяться поблизу чорної діри, він допомагає визначити, де виходять струмені - з внутрішньої сторони диска, або з іншої частини диска або з самої чорної діри.

Ці спостереження також можуть з'ясувати, чи приходять струмені з чорної діри або з швидкоплинного матеріалу в диску. Оскільки струмені можуть переносити матеріал з центру галактики в міжгалактичний регіон, це може пояснити вплив на розвиток і зростання галактик. І навіть там, де народжуються планети і зірки.

Т. Кричбаум каже:

"Важливо розуміти еволюцію галактик від раннього утворення чорних дір до народження зірок і, зрештою, до народження життя. Це дуже велика історія, і вивчаючи струмені чорних дір, ми лише трохи доповнюємо дрібні частинки великої головоломки життя ".

Примітка видавця: Ця історія була оновлена ​​1 квітня 2019 шляхом уточнення маси чорної діри M 87: маса галактики 2,4 трильйони маси Сонця. Сама чорна діра має масу, як кілька мільярдів Сонців. Крім того, моделювання чорної діри є прикладом підтвердження теорії загальної теорії відносності Ейнштейна, а не її спростування.