Astronomie

Neměli bychom vidět některé černé díry?

Neměli bychom vidět některé černé díry?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kdykoli se objeví obraz černé díry, (i když se jedná o vyobrazení umělce, je to tak popsáno), většina je zobrazena tak nějak na plochém disku, jako je tento.

Moje otázka zní, proč vidíme samotnou černou díru? Pokud nasává materiál ze všech směrů, neměl by materiál tak nějak zakrývat černou díru, ne jen točit se kolem ní, aby bylo nasáváno pouze ze stran. Obzvláště v případě, že by byla hvězda nasávána, pak by veškeré její světlo a hmota v akrečním disku neuzavíraly černou díru? Jinými slovy, proč je akreční disk plochý a ne koule obklopující černou díru? Pokud by to byla pravda, neměli bychom vidět některé černé díry, pouze jejich akreční disky kolem nich.

(nerecenzovaný / starý příspěvek: Pokud je černá díra sférická a má nekonečnou hustotu, pak by nasávala objekty ze všech směrů, protože gravitace by byla všude kolem stejná. Jinými slovy, horizont událostí by měl být všude kolem!

Chápu, že by všechno obíhalo černou díru před tím, než by „spadlo“, ale protože množství hmoty a světla je tak velké, nemělo by to černou díru obklopovat, a tak ji zakrýt světelnou koulí? Horizontem událostí by byla skořápka, takže jsme neviděli nějaké černé díry, což by znamenalo, že by tam mohly být další miliardy.

Pokud jde o ostatní černé díry, které jsme viděli / prokázali, jsou-li výše uvedené informace pravdivé, pak možná jsou výsledkem černých děr s póly s nízkou silou / gravitací / magnetitou / energií. Možná by to mohl být disk nějakého druhu nebo by měl nerovnoměrné rozložení hustoty, což by mohlo vést k horizontálnímu horizontu událostí, možná dokonce k oběma.

Poláci na černé díře by také pomohli vysvětlit, že z některých vystřelili kvasary. Vzhledem k tomu, že gravitační tah by nebyl tak velký z pólů černé díry, pak by to umožnilo kvasarům paprskovat ven (jinak by musely jít rychleji než úniková rychlost, což je rychlost světla).

Možná jsou kvasary dokonce černé díry, o kterých jsem hovořil dříve, a proto byste neviděli žádný horizont událostí, pouze pouzdro jasného světla.

Nejsem žádný odborník na astronomii, ale pokud některá z těchto teorií zní věrohodně, dejte mi prosím vědět! Když jsem hledal nějaké vysvětlení, myslel jsem na to dříve a nemohl jsem na to přijít, mohl jsem se ale úplně mýlit. Dík!)


No nefunguje to přesně tak, jak to popisuješ. Hmota nespadá jen do černé díry.

Černá díra má stále konečnou hmotu, což znamená, že jiná hmota obíhá kolem ní, jako by to byl srovnatelný objekt stejné hmotnosti, jako hvězda. Ve skutečnosti gravitační porucha, kterou tímto způsobem způsobuje, obvykle spočívá v tom, jak určíme, že ve středu galaxií jsou například supermasivní černé díry.

Světlo, o kterém mluvíte, je nyní akreční disk. Když hvězda obíhá kolem černé díry, může se hvězda roztrhat v důsledku gravitačních variací hvězdy v důsledku nedaleké černé díry. Hmota z hvězdy začíná obíhat kolem černé díry, ale nemůže to udělat v žádném směru. Kvůli zachování momentu hybnosti (hvězda sama rotovala) je nucena rotovat v jedné konkrétní kruhové dráze, to je to, čemu říkáme akreční disk a je důvodem, proč se z něj nestala obrovská sféra světla. Pokud jde o samotné světlo, nemůže obíhat, buď se vychýlí, nebo se uvězní uvnitř.


Aby bylo možné materiál úplně zakrýt, muselo by to být v první řadě obklopeno materiálem.

Podle mého chápání má většina hmoty ve vesmíru tendenci se organizovat v rovině nebo v nějakém popisu (možná proto, že je to mnohem jednodušší orientace; nebo většina materiálu pocházela z hvězd / supernov a v cokoli, co rotuje ve více směrech najednou, tyto rotace dohromady být jeden).

Heck, tam venku mohou být černé díry, které jsou v současné době (minus light ToF) obklopeny akrečními disky. Ale je mnohem méně pravděpodobné, že se to stane (kolik disků potřebujete k zakrytí míče?), A nevíte to, protože to nevidíte.

Jediným způsobem, jak to s jistotou vědět, je počkat, až se taková černá díra díky své hmotnosti odhalí, a poté, až bude vidět jasná sada disků, které ji zakrývají. (Ačkoli se to při vzdálenosti a dostatečně jasném disku může stát jen u jednoho.)


Může něco uniknout z černé díry?

Černé díry jsou nejčernější věci ve vesmíru. Díky své obrovské gravitaci ohýbající se prostorem se vše, co do nich spadne, okamžitě roztrhlo a ztratilo. Vědci nikdy neviděli černou díru, protože jim nemůže uniknout nic, ani světlo.

Tady na Zemi se studenti kvantové mechaniky na úrovni začátečníků učí, že v subatomárním světě není žádná bariéra nepřekonatelná. Elementární částice (například fotony a elektrony) nejsou jako skákací koule, které, když jsou hozeny na zeď, odrazí se od nich, jsou spíš jako duchové. Bariéry povzbuzují tyto přízračné částice, aby zůstaly většinou v dané oblasti, ale příležitostně částice projdou přímo skrz ně. Toto podivné chování se nazývá „kvantové tunelování“ a nejsou vůči němu imunní ani černé díry.

Plazí se z děr

Podle Andewa Hamiltona, astrofyzika z Coloradské univerzity, je horizont černé díry nepřekonatelnou bariérou pro lidi jako my lidi a vlastně pro cokoli jiného většího než atom. Ale jednou za čas se jí subatomární částice podaří projít. Předpokládá se tedy, že všechny černé díry vyzařují neuvěřitelně slabý záblesk věcí, pojmenovaný „Hawkingovo záření“ po Stephenu Hawkingovi, fyzikovi, který poprvé teoretizoval jeho existenci v 70. letech.

„Klasicky neexistuje způsob, jak by jakékoli záření uniklo z černé díry,“ řekl Hamilton Life's Little Mysteries. „Uvnitř obzoru vesmír padá rychleji než světlo, takže z něj nemůže vzniknout nic, aniž by cestoval rychleji než světlo naopak. Ale kvantově mechanicky existuje určitá možnost, že se něco uvnitř může vytunelovat.“

To však vyžaduje velmi zvláštní podmínky.

Kromě kvantového tunelování umožňuje kvantová mechanika náhodně vznikat i částice. Ve skutečnosti k takovým „kvantovým výkyvům“ dochází neustále: páry částic a antičástic spontánně vznikají z vakua vesmíru (a obvykle se okamžitě navzájem ničí).

Aby částice mohla uniknout z černé díry, musí dojít ke kvantové fluktuaci poblíž okraje černé díry. Když k tomu dojde, někdy bude jedna částice tunelovat, než může dojít ke zničení. Její partner je okamžitě „spaghettifikován“ černou dírou protáhlou, jak se vrhá do středu.

Aby k této dramatické separaci mohlo dojít, musí mít částice produkované při kvantové fluktuaci velmi dlouhé vlnové délky. Jakkoli to může znít divně, kvantová mechanika říká, že všechny částice, jak je obvykle označujeme, jsou také vlny, a proto mají vlnové délky, které popisují vzdálenost mezi jejich po sobě jdoucími vrcholy. Čím pomaleji se daná částice / vlna pohybuje, tím delší je její vlnová délka.

Částice, které jsou produkovány kvantovými fluktuacemi a které mají „vlnové délky srovnatelné s velikostí černé díry, jsou schopné tunelu ven,“ řekl Hamilton. „Je to proto, že je nelze lokalizovat, jsou rozmazané.“ Pro použití dřívější analogie jsou tyto částice obzvláště přízračné. Díky jejich obrovským vlnovým délkám se mohou volně pohybovat v doménách, které přesahují hranice černé díry.

„Hawkingovo záření má charakteristickou vlnovou délku, která je srovnatelná s velikostí horizontu černé díry,“ řekl Hamilton. V případě černé díry, která je ve středu naší galaxie Mléčná dráha, mají částice tunelované z ní vlnové délky přibližně 14krát větší než poloměr našeho slunce. U supermasivních černých děr musí mít částice vlnové délky dlouhé miliardy sluncí, aby mohly být vytunelovány. [Symbol nekonečna nalezen ve středu Mléčné dráhy]

Jak jste asi uhodli, neexistuje spousta částic, které by vyhovovaly kritériím potřebným k úniku z černých děr.

Dokonce i nejjasnější díry (které jsou nejmenší, protože mají menší gravitaci, a proto umožňují únik více částic), jsou „pěkně zatemněné,“ řekl Hamilton. Hawkingovo záření z malé černé díry o velikosti 30 slunečních paprsků je jen o miliardu bilionů bilionů jasnější než 100 wattová žárovka.

Toto záření je zcela zaplaveno světlem z jiných jasných objektů ve vesmíru, a tak se vědcům dosud nepodařilo detekovat Hawkingovo záření. Jsou si však jisti, že existuje. „Hawkingovo záření je považováno za jednu z nejrobustnějších předpovědí kvantové gravitace,“ řekl Hamilton.

Sledujte Natalie Wolchover na Twitteru @nattyover. Sledujte Life's Little Mysteries na Twitteru @llmysteries a poté se k nám připojte Facebook.


Problém černých děr

V Einsteinově obecné teorii se objevují černé díry relativitaa podle všeho by prostě neměli existovat. V této teorii, pokud se shluk hmoty rozpadne na dostatečně malý objem, pak gravitace může být ohromně silný. Tato šílená gravitační komprese může konkurovat kterékoli jiné čtyři základní přírodní síly & mdash jako silná jaderná síla, která drží tento shluk hmoty pohromadě. Jakmile je dosaženo určité kritické prahové hodnoty, shluk hmoty se jen stlačí a stlačí a stlačí se do nekonečně malého bodu.

Ten nekonečně malý bod je známý jako singularita a je obklopen povrchem známým jako horizont událostí & mdash místo, kde vnitřní gravitační tah překračuje rychlost světla.

Samozřejmě neexistuje nic takového jako nekonečně malý bod, takže se tento obrázek zdá být špatný. Ale v polovině 20. století začali astronomové nacházet objekty, které vypadaly jako černé díry, chovaly se jako černé díry a pravděpodobně také páchly jako černé díry. I přes jejich nemožnost se vznášely po vesmíru.

A to není jediný problém. V roce 1976 si fyzik Stephen Hawking uvědomil, že černé díry nejsou úplně černé. Kvůli podivnosti kvantová mechanika, černé díry se pomalu vypařují. To vedlo k paradoxu: Všechny informace, které spadnou do černé díry, se zamknou dovnitř. Ale Hawkingovo záření tyto informace nenosí (alespoň pokud chápeme). Takže když se černá díra nakonec odpaří, co se stane se všemi těmito informacemi?


Neviditelný cíl

Pokud má objekt asi čtyři sluneční hmoty, nemůže to být normální hvězda, protože tak velká hvězda by byla „velmi snadno detekovatelná,“ říká spoluautor studie Dietrich Baade, emeritní vědec z ESO. Je také příliš masivní na to, aby to byla neutronová hvězda, což jsou hustá hvězdná jádra, která po sobě zanechala po několika explozích supernovy.

Měření mohl vysvětlit pouze jeden typ objektu: černá díra.

Ale všechny studie systémů, jako je HR 6819, s více objekty v těsné blízkosti, se potýkají s několika potenciálními zdroji chyb, říká El-Badry. Vnější hvězda Be a vnitřní hvězda HR 6819 jsou příliš blízko u sebe, aby je mohl vyřešit jakýkoli optický dalekohled. Tyto dvě hvězdy lze identifikovat pouze podle odlišných světelných spekter, které vydávají.

V některých případech mohou starší hvězdy „zbavené“ vnějšího vodíku napodobovat vzhled mladších a hmotnějších hvězd. Pokud je vnitřní hvězda HR 6819 takovým mimikem, vědci by museli přepočítat předpokládanou hmotnost černé díry.

V následné práci se vědci vedeni spoluautorem studie Petrem Hadravou snaží „rozmotat“ světlo vydávané HR 6819 a odhalit přesná spektra dvou hvězd, která by měla určit jejich identitu. El-Badry dodává, že vesmírný dalekohled Gaia Evropské kosmické agentury, který mapuje Mléčnou dráhu s bezprecedentní přesností, může poskytnout více podrobností na oběžných drahách v rámci HR 6819. A protože je systém tak blízko, mohli astronomové určit dvě jednotlivé hvězdy pomocí technika zvaná interferometrie, která spojuje několik dalekohledů dohromady - podobně jako síť dalekohledů úspěšně zobrazovala siluetu supermasivní černé díry.

"Obvykle, když máte černou díru s hvězdou kolem, nemůžeme ve skutečnosti vidět, jak hvězda obíhá černou díru," říká spoluautorka studie Marianne Heida, postdoktorka ESO. "Tenhle je tak blízko, měli bychom vidět ten pohyb." a to znamená, že byste mohli mnohem lépe zvládnout hmotu černé díry, pokud to všechno vyjde. “

Jak vědci plánují své další kroky, vzdávají hold Šteflovi, hnací síle při hledání černé díry. "Stan byl velmi opatrný," říká Rivinius s úsměvem. "Pravděpodobně by se na mě teď podíval a řekl něco jako: Jste si opravdu jistý?"


Miliony osamělých černých děr jsou v naší galaxii. Některé z nich najdeme takto.

Nevíme. Můžeme však udělat slušný odhad: Známe druhy hvězd, které vytvářejí černé díry (masivní hvězdy, které explodují na konci svého života), víme, kolik z těchto druhů hvězd se v průběhu času narodilo, a víme, jak staré galaxie je.

Více špatné astronomie

Když to dáme dohromady a uděláme matematiku, zjistíte, že galaxie může mít v sobě deset milionů černých děr. Fajn.

... ale toto číslo je tak nejisté, že jich může být až a miliarda z nich taky. Miliarda černých děr venku v Mléčné dráze!

Problém je najít je. Jsou Černá. Díky tomu je těžké je vidět proti temnotě vesmíru. Nyní některé z nich obíhají kolem hvězd a odtahují hmotu, která se pekelně zahřívá a jasně září, takže je snadno viditelná. Víme o pár tuctech takových. Takže zbývá 999 999 980, co zbývá objevit.

Umělecká díla zobrazující kosmický dalekohled Nancy Roman, dříve Wide Field Infrared Survey Telescope. Uznání: NASA

Tento dalekohled je nyní v počátečních stádiích a pro testování jeho konstrukce se staví technické modely. Je naplánováno na spuštění „v polovině 20. let 20. století“ (což se zdá být aspirační, ale nemělo by to být příliš dlouho poté) a stojí přibližně 4 miliardy USD (včetně prvních pěti let nákladů na mise), je založeno na tom, co NASA nazývá „dědictví“ hardware a koncepty, nápady a technologie vyvinuté pro předchozí mise, u nichž se ukázalo, že fungují.

Roman je velmi podobný Hubbleovu kosmickému dalekohledu: Bude mít sportovní 2,4m primární zrcadlo, stejné velikosti jako Hubbleovo dalekohled. Ale bude mít mnohem, mnohem širší zorné pole, což znamená, že uvidí větší kousky oblohy. O kolik větší? Na jednom obrázku to uvidí stokrát tolik oblohy jako Hubble.

Srovnání zobrazovací stopy HST (červené) ve srovnání s mnohem větším zorným polem římského kosmického dalekohledu, ukázané na základě obrovského průzkumu galaxie Andromeda pořízeného pomocí více než 400 Hubbleových snímků RST, udělá stejnou práci jen na dvou obrázcích. Uznání: Goddard Space Flight Center NASA

Například pro získání ekvivalentu neuvěřitelného obrazu galaxie Andromeda, který zachytil Hubble 400, Roman udělá čtyři. Ano, čtyři.

A proto Roman najde tolik černých děr. Zatímco jsou temní, mají hluboký vliv na světlo, které kolem nich prochází.

Světlo proudí prostorem, ale gravitace osnovy prostor, zkreslil to jako bowlingovou kouli sedící na trampolíně. Světlo cesty, které projde kolem objektu, se ohne, aby sledovalo osnovu v prostoru způsobenou gravitací objektu. Čím vyšší je gravitace, tím více vesmírných osnov a tím více se bude cesta světla ohýbat.

Možná vidíte, kam to směřuje.

Simulovaný obraz ukazuje, co se stane, když gravitace černé díry zkreslí světlo hvězd za ní. Uznání: NASA

Černá díra silně deformuje prostor. Pokud mezi námi a vzdálenější hvězdou prochází například černá díra, stane se všechno chování divných věcí se světlem, které vidíme z hvězdy. Může se zesílit, čímž bude hvězda jasnější. Může se rozmazat, takže hvězda vypadá jako prsten, nebo vytvořit více snímků hvězdy. Říkáme tomu efekt gravitační čočkygravitace funguje jako čočka a ohýbá světlo.

To je v pohodě, ale tady je ten velmi cool kousek: Slunce, ta hvězda v pozadí a černá díra obíhají kolem středu naší galaxie, takže se všichni pohybují ve vzájemném vztahu. Pokud je zarovnání právě tak, ve skutečnosti můžeme vidět, jak se hvězda na obloze trochu pohybuje sem a tam, jak se její světlo ohýbá procházející černou dírou!

Animace ukazující černou díru procházející mezi námi a vzdálenější hvězdou (která v animaci zůstává pevně umístěna). Gravitace černé díry ohýbá světlo z hvězdy, čímž se její zřejmá poloha posouvá na obloze (vlevo dole vložka). Uznání: Goddard Space Flight Center / Conceptual Image Lab

To se nestane příliš často, protože zarovnání musí být docela přesné, účinek je malý, s posunem jen asi o miliarsekundu (jedna oblouková sekunda je 1 / 3600th stupně a úplněk na obloze je asi 1 800 arsekund) ). Protože posun je tak malý, říkáme tomu mikročočka.

Ale tady je místo, kam vstoupil římský kosmický dalekohled: Jeho širokoúhlá kamera se dívá na tak obrovskou oblast oblohy (čtvrt stupně na jeden výstřel, polovinu šířky úplňku na obloze) s tak vysokým rozlišením (téměř stejný jako HST, takže ostrý) a přesnost, že jen náhodou zachytí tento pohyb.

Aby tuto šanci maximalizovali, astronomové ji nasměrují do středu galaxie, kde uvidí mnoho desítek nebo dokonce stovek milionů hvězd najednou. Pořizováním mnoha snímků stejného pole v čase lze zaznamenat jakýkoli nepatrný posun v poloze hvězdy. Tím se očekává, že mezi námi a středem galaxie najdete stovky osamělých černých děr necelých 26 000 světelných let daleko.

Stále je to nepatrný zlomek osamělých tmavých černých děr venku, ale je to mnohem víc, než jsme dosud viděli. A měřením změny polohy hvězdy můžeme získat vzdálenost černé díry od nás (pravděpodobně tisíce světelných let), její hmotnost a její rychlost v prostoru.

Simulace masivní černé díry narušující světlo hvězd za ní. Uznání: NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

Hvězdy a planety mohou také způsobit tuto gravitační čočku. Pokud sluneční soustava mezi námi a galaktickým středem driftuje kolem vzdálenější hvězdy, můžeme vidět zvýšení jasu hvězdy pozadí (posun polohy je příliš malý na to, aby se změřil). Tímto způsobem již bylo objeveno několik planet vzdálených tisíce světelných let od Země. Roman by měl najít podstatný počet dalších.

Ne že by něco z toho bylo snadné. Pozice všech těchto hvězd se posune kvůli paralaxě, když Roman obíhá kolem Slunce, například a změny teploty kamery mohou detektor zkreslit o maličký kousek (i když to lze velmi přesně a korigovat). Až Roman začne tyto události hledat, astronomům bude jejich práce vyříznuta.

Hubbleův vesmírný dalekohled byl revolucí v astronomii. Jakmile byla otázka zaostření vyřešena, poskytla nám úžasně ostré a hluboké obrazy vesmíru a my jsme skočili vpřed v jejím chápání.

Co bude moci římský kosmický dalekohled Nancy udělat se stokrát větším množstvím vesmíru, než je vidět najednou?


Černá díra nejistoty

Ještě jednou vykročte Hawking. V roce 2014 vydal a studie ve kterém se vyhýbal existenci horizontu událostí - to znamená, že tam není co spálit - říká, že gravitační kolaps by místo toho vytvořil „zdánlivý horizont“.

Tento horizont by pozastavil světelné paprsky, které se pokoušejí vzdalovat od jádra černé díry, a přetrvával by po „určitou dobu“. Ve svém přehodnocení„Zdánlivé obzory dočasně zadržují hmotu a energii, než je později rozpustí a uvolní. Toto vysvětlení nejlépe odpovídá kvantové teorii - která říká, že informace nelze zničit - a pokud se někdy prokáže, naznačuje, že z černé díry by mohlo uniknout cokoli.

Hawking šel tak daleko, že černé díry možná ani neexistovaly. „Černé díry by měly být nově definovány jako metastabilní vázané stavy gravitačního pole,“ napsal. Nebyla by tam žádná singularita, a zatímco by se zdánlivé pole pohybovalo směrem dovnitř kvůli gravitaci, nikdy by nedosáhlo středu a nebylo by konsolidováno v husté hmotě.

A přesto vše, co je emitováno, nebude ve formě spolknuté informace. Bylo by nemožné zjistit, co se stalo, při pohledu na to, co vychází, což způsobuje jeho vlastní problémy - v neposlední řadě pro člověka, který se ocitl v tak alarmující situaci. Už se nikdy nebudou cítit stejně!

Jedna věc je jistá, tato konkrétní záhada bude ještě dlouho pohlcovat mnoho dalších vědeckých hodin. Rovelli a Francesca Vidotto nedávno navrhli, že složka temné hmoty by mohla být tvořena zbytky odpařených černých děr a Hawkingův papír o černých dírách a „měkkých vlasech“ byl vydáno v roce 2018, a popisuje, jak jsou částice s nulovou energií ponechány kolem bodu bez návratu, horizont událostí - myšlenka, která naznačuje, že informace není ztracena, ale zachycena.

Toto letělo tváří v tvář teorému bez vlasů, kterou vyjádřil fyzik John Archibald Wheeler, a fungovalo na základě toho, že dvě černé díry budou pro pozorovatele nerozeznatelné, protože nebude zachován žádný z pseudo-nábojů speciální fyziky částic. Je to nápad, který přiměl vědce hovořit, ale existuje určitý způsob, jak jít, než bude považován za odpověď na místo, kam černé díry vedou. Kdybychom jen mohli najít způsob, jak do jednoho skočit.


Pátrání po stínu černé díry

Jádrem Mléčné dráhy je supermasivní černá díra, která nasává světlo a činí ji prakticky neviditelnou. Astronomové však tvrdí, že během několika let uvidí celkový stín černé díry.

„Svatý grál astronomie černé díry máme v dosahu,“ říká Avery Broderick z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku. „Mohli jsme vidět stín, který černá díra vrhá na okolní materiál, a určit velikost a rotaci samotné černé díry.“

Intenzivnímu gravitačnímu poli černé díry nemůže uniknout nic, ani světlo. A protože nemohou vyzařovat světlo nebo jinou formu hmoty, neexistují žádné viditelné důkazy o jejich existenci. Ale jakmile se hmota vtáhne, zahřívá se a vyzařuje energii v „horkých místech“.

Část tohoto záření uniká a lze ji detekovat.

Astronomové již detekovali záření z horkých míst těsně mimo černou díru a věří, že budou malovat pozadí, na kterém vynikne profil nebo stín černé díry.

Vzhledem k tomu, že technologie pro sledování stínu nebude zavedena po několik dalších let, navrhli Broderick a Avi Loeb z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku model, který předpokládá, jak bude stín vypadat.

Žhavá skvrna záření rotuje kolem černé díry, ale vědci nevědí, zda se samotná díra točí nebo ne, takže Broderick a Loeb vytvořili dva scénáře - jeden s nehybnou černou dírou a druhý s jedním točením maximální rychlostí .

V každém scénáři je horká skvrna zobrazena jako kapka duhové barvy, která se otáčí kolem pevného modrého disku představujícího akreční disk černé díry, kde se hmota zahřívá a shromažďuje, než je nakonec nasávána do černé díry.

„Bude to opravdu pozoruhodné, když pozorovatelé uvidí až na okraj centrální černé díry Mléčné dráhy - díru o průměru 10 milionů mil, která je vzdálená více než 25 000 světelných let,“ řekl Broderick.

K pozorování stínu budou astronomové potřebovat radioteleskop tak velký jako Země. Jeden je již více či méně v pracích. Místo toho, aby vytvořili jeden neuvěřitelně obří dalekohled, budou astronomové kombinovat údaje ze sbírky submilimetrových dalekohledů z celého kontinentu.

Tato technika, známá jako interferometrie, již byla použita ke studiu emisí dlouhých vlnových délek z vesmíru. Astronomové věří, že studium emisí krátkých vlnových délek by mohlo poskytnout pohled na vnější oblast černé díry s vysokým rozlišením.

Gravitační studna ve středu Mléčné dráhy je nejlepším cílem pro pozorování interferometrií, protože pokrývá největší plochu na obloze jakékoli známé černé díry. A ještě vyššího rozlišení lze dosáhnout kombinací pozorování z infračervených přístrojů.

„Submilimetrová a infračervená pozorování se doplňují,“ řekl Lincoln Greenhill, také z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku. „Musíme použít oba k řešení problému získávání pozorování ve vysokém rozlišení. Je to jediný způsob, jak získat úplný obraz o galaktickém středu.“

Jasný obraz této černé díry však nebude jedinou výhodou pozorování jejího stínu. Tato data nakonec pomohou astronomům otestovat Einsteinovu obecnou teorii relativity v intenzivně silném gravitačním poli černé díry.

„Až to astronomové dosáhnou, první obrázek stínu černé díry a vnitřního akrečního disku vstoupí do učebnic a otestuje naše současné představy o gravitaci v režimu, kde je časoprostor silně zakřivený,“ řekl Loeb.


Slavná teorie Stephena Hawkinga o černých dírách potvrzena

Fyzici analyzovali data z prvních detekovaných gravitačních vln, aby prokázali Hawkingovu teorii, a domnívají se, že ze studia vln v časoprostoru lze zjistit ještě více.

Rekordman: Vědci zaznamenali nejdříve známou „bouři“ supermasivní černé díry

Vědci našli nejstarší známou „bouři“ generovanou supermasivní černou dírou, objev, který by mohl vrhnout značné světlo na koevoluci galaxií a jejich centrálních černých děr.

Podívejte se, jak se dvě černé díry monster spojily do jedné v této složité simulaci NASA (video)

Astrofyzici sní o tom, že jednoho dne skutečně uvidí sloučení černé díry, místo aby namalovali její portrét podle toho, jak ovlivňuje okolní hmotu.

Kam vedou černé díry?

Pokud byste mohli projít nejstrašnějšími objekty vesmíru, jaké příběhy - pokud existují - byste byli schopni vyprávět?

Poprvé spatřena hvězda „Spaghettified“ kolem černé díry

Astronomové pozorují, jak obří černá díra nasává spaghettifikovanou hvězdu.

Drobná nově nalezená „Unicorn“ je nejbližší známá černá díra k Zemi

Astronomové zjevně našli nejbližší známou černou díru k Zemi - podivně malý objekt nazvaný „Unicorn“, který na nás číhá jen 1 500 světelných let.

Černé díry, teorie strun a další: Otázky a odpovědi s fyzikem Brianem Greenem

ProfoundSpace.org dohnal Greena, aby diskutoval o důležitosti přírodovědného vzdělávání, proč jsou černé díry tak zajímavé a zda by mohl být na obzoru průlom „teorie všeho“.

Sledujte tanec netvorů černé díry v této fascinující animaci NASA

Ohromující nová animace NASA ukazuje úchvatný tanec dvou černých děr na oběžné dráze kolem sebe.

Vědci získají úžasnější pohled na 1. černou díru, která byla kdy vyfotografována

Supermasivní černá díra v srdci galaxie M87 je stále ostřejší a ostřejší.

Hubbleův dalekohled nachází vzácné dvojité kvasary ve starověkých galaktických srážkách

Dlouholetý kosmický dalekohled NASA Hubble Space Telescope vidí dvojnásobek poté, co detekoval dva vzácné páry kvasarů uhnízděných při galaktických srážkách, ke kterým došlo před 10 miliardami let.

Temná hmota mohla být z černých děr od počátku věků

Důkazy o srážkách mezi černými děrami a neutronovými hvězdami naznačují, že temná hmota může sestávat z koncentrací prvotních černých děr.

Malé krystalové zařízení by mohlo posílit detektory gravitačních vln a odhalit tak rodné výkřiky černých děr

V roce 2017 byli astronomové poprvé svědky zrodu černé díry.

Výbuch z raného vesmíru osvětluje tajnou černou díru

Světlo pocházející z exploze v raném vesmíru osvětlilo černou díru, o které si astronomové myslí, že by mohla rozšířit jejich chápání toho, jak se tvoří nebeské objekty.

Vidění neviditelného: Jak laureát Nobelovy ceny Andrea Ghez našel supermasivní černou díru ve středu Mléčné dráhy

Astrofyzička Andrea Ghez strávila svoji vědeckou kariéru peeringem ve středu Mléčné dráhy a snažila se vidět neviditelné.

První snímek černé díry získá polarizační aktualizaci, která vrhá světlo na magnetická pole

Supermasivní černá díra se hýbe vesmírem a astronomové nevědí proč

Supermasivní černá díra závodí napříč vesmírem rychlostí 177 000 km / h a astronomové, kteří ji spatřili, nevědí proč.

Tento paprsek z černé díry monstra je tak obrovský, že převyšuje naši galaxii Mléčná dráha

Vesmírný dalekohled mohl spatřit jednu z nejvzdálenějších supermasivních černých děr tryskajících rentgenový paprsek.

Co když je Planet Nine dětská černá díra?

Hypotetická Planeta Devět nemusí být planeta, ale spíše malá černá díra, kterou lze detekovat na základě teoretického záření vyzařovaného z jejího okraje, takzvaného Hawkingova záření.

Vědci shledávají, že nejvzdálenější kvasar střílí silné rádiové trysky

Nově objevený kvasar z raného vesmíru je dosud nejvzdálenějším, který střílí silné rádiové trysky.

Černé díry by mohly být temnými hvězdami s „Planckovými srdci“

Nová teorie nemusí být černé díry nebo díry.

Zaregistrujte se k odběru e-mailových zpravodajů

Získejte nejnovější zprávy o vesmíru a nejnovější aktualizace týkající se startů raket, událostí sledujících oblohu a dalších!

Děkujeme za přihlášení do Vesmíru. Brzy obdržíte ověřovací e-mail.


Černé díry ovlivňují kauzální strukturu časoprostoru takovým způsobem, že všechny budoucí světelné kužele v černé díře leží v horizontu událostí.

I když jsou fotony nehmotné, mají energii a musí se řídit geometrií zakřiveného časoprostoru. Jelikož všechny budoucí leží v horizontu událostí, fotony jsou uvězněny uvnitř černé díry.

I když fotony nemají žádnou hmotnost, stále jsou ovlivňovány gravitací. Tak můžeme vidět černé díry - tím, jak narušují světlo, které jde v jejich blízkosti.

Důvod, proč černé díře nemůže nic uniknout, je ten, že v horizontu událostí je prostor zakřivený do bodu, kde všechny směry směřují dovnitř.

Úniková rychlost z horizontu událostí černé díry je rychlejší než rychlost světla, proto světlo nemůže jít touto rychlostí, a proto nemůže uniknout.

Gravitace je síla, která ohýbá samotnou strukturu časoprostoru. Během zatmění vědci viděli, že světlo ze vzdálených hvězd, které jsou blízko Slunce, mění svou cestu. Dokazuje tedy, že světlo je ovlivněno gravitací. Nyní, když víte, že světlo je ovlivňováno gravitací, musíte také vědět, že gravitační síla Černé díry je obrovská. Protože cokoli na Zemi potřebuje minimální rychlost, aby překonalo gravitační přitažlivost Země (která se nazývá úniková rychlost), je něco, čeho se člověku podařilo dosáhnout, takže naše vesmírné lodě a rakety dosáhly vesmíru. Úniková rychlost potřebná k překonání gravitačního tahu černé díry je však větší než rychlost světla. A jak víme, že nic necestuje rychleji než světlo, tak Black Hole spolkne cokoli a všechno, co se k němu přiblíží, včetně světlo.

Zde je jiné vysvětlení.

Due the equality principle standing on the surface of a planet and accelerating is equal.

Far from massive bodies, fixed proper acceleration leads to a hyperbolic trajectory in the space-time diagram. This hyperbola's asymptote is diagonal (approaching the speed of light.)

If you imagine this hyperbola you can see that if you shoot a beam of light towards the accelerating object beyond a certain distance, it will never reaches it. This is the Rindler-horizon, beyond it no light reaches you. If you accelerate with $a$ the Rindler horizon is at $c^2/a$ behind you.

The black hole's event horizon is analogous with this. If you hover over a black-hole you are in an accelerating reference frame, so Rindler-horizon exists at the event horizon (using the schwarzschild metric).

Rindler-horizon disappears if the observer stops acceleration. The observer near a black hole stops acceleration if it begins a free fall towards the black hole, it's movement becomes inertial so the event horizon should also disappear. But since gravity is not uniform, the event horizon won't disappear, but remains under the observer as it falls in.


Don’t Tell Einstein, but Black Holes Might Have ‘Hair’

Chcete-li tento článek přehodnotit, navštivte Můj profil a poté Zobrazit uložené příběhy.

Chcete-li tento článek přehodnotit, navštivte Můj profil a poté Zobrazit uložené příběhy.

Identical twins have nothing on black holes. Twins may grow from the same genetic blueprints, but they can differ in a thousand ways—from temperament to hairstyle. Black holes, according to Albert Einstein’s theory of gravity, can have just three characteristics—mass, spin and charge. If those values are the same for any two black holes, it is impossible to discern one twin from the other. Black holes, they say, have no hair.

“In classical general relativity, they would be exactly identical,” said Paul Chesler, a theoretical physicist at Harvard University. “You can’t tell the difference.”

Original story reprinted with permission from Quanta Magazine, an editorially independent publication of the Simons Foundation whose mission is to enhance public understanding of science by covering research develop­ments and trends in mathe­matics and the physical and life sciences.

Yet scientists have begun to wonder if the “no-hair theorem” is strictly true. In 2012, a mathematician named Stefanos Aretakis—then at the University of Cambridge and now at the University of Toronto—suggested that some black holes might have instabilities on their event horizons. These instabilities would effectively give some regions of a black hole’s horizon a stronger gravitational pull than others. That would make otherwise identical black holes distinguishable.

However, his equations only showed that this was possible for so-called extremal black holes—ones that have a maximum value possible for either their mass, spin, or charge. And as far as we know, “these black holes cannot exist, at least exactly, in nature,” said Chesler.

But what if you had a near-extremal black hole, one that approached these extreme values but didn’t quite reach them? Such a black hole should be able to exist, at least in theory. Could it have detectable violations of the no-hair theorem?

A paper published late last month shows that it could. Moreover, this hair could be detected by gravitational wave observatories.

“Aretakis basically suggested there was some information that was left on the horizon,” said Gaurav Khanna, a physicist at the University of Massachusetts and the University of Rhode Island and one of the coauthors. “Our paper opens up the possibility of measuring this hair.”

In particular, the scientists suggest that remnants either of the black hole’s formation or of later disturbances, such as matter falling into the black hole, could create gravitational instabilities on or near the event horizon of a near-extremal black hole. “We would expect that the gravitational signal we would see would be quite different from ordinary black holes that are not extremal,” said Khanna.

If black holes do have hair—thus retaining some information about their past—this could have implications for the famous black hole information paradox put forward by the late physicist Stephen Hawking, said Lia Medeiros, an astrophysicist at the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey. That paradox distills the fundamental conflict between general relativity and quantum mechanics, the two great pillars of 20th-century physics. “If you violate one of the assumptions [of the information paradox], you might be able to solve the paradox itself,” said Medeiros. “One of the assumptions is the no-hair theorem.”

The ramifications of that could be broad. “If we can prove the actual space-time of the black hole outside of the black hole is different from what we expect, then I think that is going to have really huge implications for general relativity,” said Medeiros, who coauthored a paper in October that addressed whether the observed geometry of black holes is consistent with predictions.

Perhaps the most exciting aspect of this latest paper, however, is that it could provide a way to merge observations of black holes with fundamental physics. Detecting hair on black holes—perhaps the most extreme astrophysical laboratories in the universe—could allow us to probe ideas such as string theory and quantum gravity in a way that has never been possible before.

“One of the big issues with string theory and quantum gravity is that it’s really hard to test those predictions,” said Medeiros. “So if you have anything that’s even remotely testable, that’s amazing.”

There are major hurdles, however. It’s not certain that near-extremal black holes exist. (The best simulations at the moment typically produce black holes that are 30 percent away from being extremal, said Chesler.) And even if they do, it’s not clear if gravitational wave detectors would be sensitive enough to spot these instabilities from the hair.


Podívejte se na video: Black Hole Document 2017 (Říjen 2022).