¿Cuál es el significado de la primera fotografía de un agujero negro de la humanidad?
La primera imagen...
Investigador Gou Lijun del Observatorio Astronómico Nacional @Flyingspace:
Esta imagen directa no solo nos ayuda a confirmar directamente la existencia de Los agujeros negros, pero también la teoría general de la relatividad de Einstein se verificaron mediante datos de observación simulados. Durante el proceso de funcionamiento del telescopio del horizonte y el posterior análisis de datos, los científicos descubrieron que la sombra observada del agujero negro era casi exactamente la misma que predijo la teoría de la relatividad, lo que hizo que la gente volviera a maravillarse ante la grandeza de Einstein.
Einstein
Otro significado importante es que los científicos pueden limitar la masa del agujero negro central a través del tamaño de la sombra del agujero negro. Esta vez se realizó una medición independiente de la masa del agujero negro en el centro de M87. Antes de esto, los medios para medir con precisión la masa de un agujero negro eran muy complejos.
Limitado por factores como la resolución y la sensibilidad de la observación, el análisis detallado actual de los agujeros negros aún no está completo. En el futuro, a medida que se agreguen más telescopios, esperamos ver más y más ricos detalles alrededor de los agujeros negros, para lograr una comprensión más profunda del movimiento del gas alrededor de los agujeros negros, distinguir los mecanismos de generación y agrupación de los chorros y mejorar nuestra comprensión. y comprensión de la evolución de las galaxias
Zuo Wenwen (Observatorio de Shanghai):
Si desea seleccionar la fotografía más valiosa y esperada de 2019, debe ser la siguiente. Esta es una fotografía de la sombra del agujero negro supermasivo en el centro de la enorme galaxia M87, a 55 millones de años luz de distancia. También es la primera fotografía de un agujero negro tomada por humanos. Es una evidencia "visual" directa de la existencia de agujeros negros y verifica la teoría general de la relatividad de Einstein desde la perspectiva de un fuerte campo gravitacional.
Figura 1: Imagen del agujero negro supermasivo (M87*) en el centro de la galaxia M87. La imagen de arriba es la imagen del 11 de abril de 2017. El área tenue en el centro de la imagen es. la "sombra del agujero negro" y el anillo circundante. La estructura asimétrica es causada por el fuerte efecto de lente gravitacional y el efecto de radiación relativista. La imagen muestra una asimetría entre la parte superior (norte) y la inferior (sur) debido al efecto de rotación del agujero negro.
Esta foto fue tomada en abril de 2017 y fue "revelada" 2 años después. El 10 de abril de 2019 se llevó a cabo un lanzamiento conjunto en seis lugares del mundo, coordinado por la organización de cooperación Black Hole Event Horizon Telescope (EHT).
Tomar fotografías de agujeros negros tiene tres significados científicos:
1. Obtener imágenes de la sombra de un agujero negro proporcionará evidencia "visual" directa de la existencia de un agujero negro. Los agujeros negros tienen una fuerte gravedad. El objetivo principal de tomar fotografías de agujeros negros es verificar la teoría general de la relatividad bajo un fuerte campo gravitacional y ver si los resultados de las observaciones son consistentes con las predicciones teóricas.
2. Ayuda a comprender cómo los agujeros negros "comen" los alimentos. El área de "sombra" de un agujero negro está muy cerca del área interna del disco de acreción formado por el agujero negro que traga materia. La información aquí es particularmente crítica debido a la combinación de información del lado exterior del agujero negro. disco de acreción obtenido de observaciones anteriores, este proceso físico se puede reconstruir mejor.
3. Ayuda a comprender la generación y dirección de los chorros de agujeros negros. Parte del material que cae hacia el agujero negro será expulsado en la dirección de rotación del agujero negro debido al efecto del campo magnético antes de ser tragado. La mayor parte de la información recopilada en el pasado fue a mayor escala y los científicos no tenían forma de saber qué estaba sucediendo cerca de la fuente del chorro. Si ahora podemos fotografiar la sombra de un agujero negro, podremos ayudar a los astrónomos.
Figura 2: M87 tomada por el Telescopio Espacial Hubble, copyright de la imagen: NASA
La foto del agujero negro debería verse así: sombra circular + halo
Uno cien años No mucho después de que se propusiera la teoría general de la relatividad de Einstein, los científicos comenzaron a explorar la curvatura de la luz alrededor de los agujeros negros. En la década de 1970, James Bardeen, Jean-Pierre Luminet y otros calcularon la imagen de un agujero negro. En la década de 1990, astrónomos como Heino Falcke simularon por primera vez la aparición del agujero negro Sgr A* en el centro de la Vía Láctea basándose en el programa de trazado de rayos de la relatividad general e introdujeron el concepto de "sombra" del agujero negro.
La teoría predice que debido a la influencia del fuerte campo gravitacional del agujero negro, la radiación producida por la acreción o chorro del agujero negro será desviada por el agujero negro, provocando que el plano del cielo (el plano perpendicular a la línea de visión) para ser "visto" por el agujero negro ( El anillo del límite aparente se divide en dos: los fotones dentro del anillo del límite aparente pueden escapar del agujero negro siempre que estén fuera del límite aparente, pero están sujetos a un fuerte efecto gravitacional de corrimiento al rojo y su brillo es bajo; mientras que los que están fuera del anillo del límite aparente pueden escapar del agujero negro. Los fotones pueden dar vueltas alrededor del agujero negro muchas veces y el brillo acumulado es bastante alto.
Figura 3: La relatividad general predice que verás una sombra aproximadamente circular rodeada por un anillo de fotones. El lado izquierdo del agujero negro es más brillante debido al efecto de giro. Copyright de la imagen: D. Psaltis y A. Broderick
Visualmente, el brillo dentro del límite visual es significativamente más débil y parece una sombra circular rodeada por un halo brillante. De ahí el nombre de sombra de agujero negro. ¿Qué tan grande es esta sombra? El diámetro de la sombra de un agujero negro de Schwarzschild es 5,2 veces el diámetro del horizonte de sucesos; si el agujero negro gira rápidamente, el diámetro de la sombra también es aproximadamente 4,6 veces el radio del horizonte de sucesos. Desde este punto de vista, el tamaño del límite aparente del agujero negro está relacionado principalmente con la masa del agujero negro y tiene poco que ver con la rotación del agujero negro.
Más tarde, más científicos realizaron una gran cantidad de estudios sobre imágenes de agujeros negros, y todos predijeron la existencia de sombras de agujeros negros. Por lo tanto, obtener imágenes de la sombra de un agujero negro puede proporcionar evidencia "visual" directa de la existencia del agujero negro.
Hoy es solo el punto de partida, y veremos más entusiasmo en el futuro
De hecho, las predicciones teóricas de los humanos sobre los agujeros negros no existen desde hace poco tiempo, y La tecnología VLBI no sólo ha madurado en los últimos diez años. ¿Por qué se “tomó” hace un momento la primera fotografía de un agujero negro? Una razón importante es que si se desea utilizar la tecnología VLBI para formar un telescopio con una apertura equivalente lo suficientemente grande y una sensibilidad lo suficientemente alta, es necesario tener suficientes telescopios de este tipo distribuidos ampliamente por todo el mundo. En los últimos diez años, los avances tecnológicos, la construcción continua de nuevos radiotelescopios y su inclusión en el proyecto EHT, y las innovaciones en algoritmos finalmente han abierto una nueva ventana para que los astrónomos estudien los agujeros negros y sus horizontes.
Los expertos del Observatorio de Shanghai que participaron en esta observación del EHT afirmaron unánimemente que la obtención de imágenes exitosas del agujero negro M87* no es de ninguna manera el final del EHT.
Por un lado, el análisis de los resultados de la observación de M87* puede ser más profundo para obtener las propiedades del campo magnético alrededor del agujero negro, lo cual es crucial para comprender la acreción de material y el chorro. Formación alrededor del agujero negro.
Por otro lado, están a punto de publicarse las tan esperadas fotografías de Sgr A*, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea.
El proyecto EHT en sí continuará "actualizándose" y se unirán más estaciones de observación al EHT. Esperemos ver M87* y Sgr A en el proyecto. futuro *Más fotografías en alta definición y descubre el misterio de los agujeros negros detrás de las fotografías.
En resumen, ahora que los humanos han tomado la primera fotografía de un agujero negro, ¿puede estar muy lejos la primavera de las imágenes de agujeros negros?