Портрет на черна дупка: популярно обяснение на съобщението за пресата


За да се създаде портрет на Дориан Грей са нужни бяло платно, четка, бои, талант и въображение. За да се направи портрет на черна дупка е нужно повече: единадесет радио обсерватории, разпръснати по света, въображението и уменията на повече от триста изследователи и сигурно три хиляди инженери и техници, които поддържат тези телескопи.

Съществуването на черни дупки в центровете на свръх-масивни галактики е известно от средата на миналия век. Тогава са открити квазарите и акрецията на вещество върху тях е едно от възможните обяснения за произхода на енергията, която поддържа тяхната огромна светимост. Какво е акреция? Според речниците това е процес на увеличаване на нещо за сметка на постепенно натрупване на падащ върху него материал.

Ъгловият размер на черата дупка е 52 микроъглови секунди. С други думи, тя изглежда толкова голяма, колко голям би ни изглеждал един геврек на Луната, ако се гледа от Земята.

Масата на нашата черна дупка е около 4 милиона слънчеви маси, колкото успешно предсказва Айнщайновата обща теория на относителността. Нашата черна дупка много прилича на черната дупка в М87 – нейно изображение бе получено преди няколко години от същия проект, по същия метод. Но нашата черна дупка е много поп-малка и поглъща много по-малко вещество от околността си.

Какъв е метода, по който за наблюдавани тези черни дупки? Той се нарича интерферометрия. Най-лесно може да си го представим, ако си спомним от училищния курс по физика, че колкото по-голям е диаметърът на един телескоп, толкова по-голяма е способността му да вижда фини детайли от далечни обекти. След това да си представим, че имаме един огромен телескоп, голям колкото цялата Земя, но той няма едно цяло огледало, а само няколко парчета от огледалото тук и там. Тези парчета са въпросните единадесет отделни телескопа, споменати в началото. По компютърен път светлината от тях е комбинирана за да се получи изображението, което видяхме днес.

Друг естествен въпрос е как изобщо получаваме изображение на черната дупка, щом никаква светлина не може да я напусне, както са предсказали още през 18 век англичанинът Джон Майкъл и Французинът Пиер-Симон Лаплас? Наистина, изображението не ни показва емисия от черната дупка, а от акреционния диск около нея. В процеса на акреция, при който веществото пада върху черната дупка, то се нагрява и се разпада на отделни високойонизирани атоми. При това материалът губи ъглов момент и така пада надолу. Ако около черната дупка имаше толкова малко вещество, че отделните атоми не си взаимодействаха един с друг (и не взаимодействаха с магнитно поле), те нямаше да губят ъглов момент и нямаше да падат върху черната дупка. Всъщност, ние имаме късмет, че нашата акрецията върху черната дупка в центъра на нашата галактика не е прекалено силна, защото ако беше по-силна, всяка планета в Млечния път щеше да се „къпе“ в суилна радиация…

Да се върнем на въпроса за изображението – черната дупка е тъмния кръг в средата, а светещият пръстен около нея е акреционния диск. Пръстенът не е хомогенен, защото темпът на акреция се мени с времето. Освен това периодът на обиколка на горещия падащ материал е минути; с други думи по време на наблюденията, които са траели много часове и дни, се променя количеството и характера на излъчващият материал.

Какво ново научихме от това наблюдение? Най-напред, беше потвърдена още веднъж общата теория на относителността. За пръв път бяха поставени наблюдателни ограничения върху наклона на оста, около която се върти черната дупка – тя е наклонена на почти 90 градуса спрямо нас, т.е. ние гледаме към нея почти от посоката на полюса ѝ.
И най-накрая: Even Horizon Telescope (EHT) не е „истински“ телескоп, а научен консорциум, който използва множество телескопи, разпръснати по света. В известен смисъл EHT е виртуален телескоп с огромен размер.

Изображенията на черните дупки в Нашата галактика и М81 може да се видят тук:

Съобщението за пресата на ЕСО може да се види тук:

https://www.eso.org/public/news/eso2208-eht-mw/

Научните статии са свободно достъпни тук:

https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205/page/Focus_on_First_Sgr_A_Results

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s