Black hole là gì

Ngày 10 tháng tư, 2019, nhóm thiên văn uống EHT (Event Horizon Telescope) ra mắt tấm hình của hố đen vị trí trung tâm ngoài hành tinh M87. Đây là bức ảnh kỳ công, khxay lại cuộc tìm kiếm và săn lùng gần nhân tiện kỷ. Thành quả này đi lên từ di sản thiên văn nhưng mà nhỏ bạn vẫn dày công thi công xuyên suốt 250 năm. Để giúp bạn gọi Tia Sáng phần làm sao đánh giá được khoảng quan trọng đặc biệt của việc kiện này, bài viết đã nhắc lại phần đông mốc nổi bật vào quá trình quan liền kề hố Black xét mang lại thời điểm EHT công bố, cùng đông đảo đường nét trình độ cơ phiên bản EHT vẫn thực hiện nhằm tiến hành vấn đề tự sướng thẳng hố Đen M87. Nhóm EHT thừa hưởng đa số hạ tầng lớn tưởng độc nhất, thực hiện kỹ thiệt cảm biến tối tân duy nhất cùng với cách thức quan tiền trắc công dụng độc nhất. Chừng này “dòng nhất” vẫn chưa đủ để triển khai mang lại quá trình tự sướng hố Black khả thi. Các bên thiên văn vào nhóm EHT ý thức rất rõ ràng, rằng bọn họ đề nghị đi đến tận thuộc số lượng giới hạn của mỗi trang thứ new đạt được tác dụng mong ước. Để thấy được dòng nhỏ dại duy nhất rất có thể, họ đề xuất dùng hệ thống kính thiên văn kèm đường kính lớn nhất bao gồm thể: đường kính Trái khu đất.

Bạn đang xem: Black hole là gì


Black hole hay Hố Black là tên thường gọi vùng không-thời hạn cùng với mức độ cuốn hút cực kỳ to, mang lại nỗi ánh sáng không thoát ra được. Vùng không-thời gian này còn gọi là chân ttránh sự khiếu nại. Chandrasekhar, bên đồ vật lý Ấn độ, là fan trước tiên đặt vấn đề này dựa trên các tính toán lý thuyết. Ông cho biết thêm rằng những ngôi sao cùng với khối lượng to hơn 1.4 khối lượng phương diện trời sau thời điểm cháy ngay sát không còn khí hydro đang sụp đổ - tuyệt thu bé dại lại vị sức lôi cuốn trường đoản cú trọng lượng của chủ yếu số đông ngôi sao này - cùng biến hố black. Đây là phân phát hiện tại khiến những tranh cãi xung đột. Eddington, bạn sẽ đo độ lệch của tia nắng lúc bước vào vùng thu hút của mặt trời (cùng với hiện tượng kỳ lạ nhật thực toàn phần 1919) cùng kiểm bệnh định hướng Tương Đối, không tin tưởng. Lev Landau, đơn vị vật lý Nga, cũng không tin tưởng. Họ tin rằng buộc phải có một nguyên tắc sẽ ngăn ngừa được sự sụp đổ vì chưng mức độ hấp dẫn này. Einstein cũng vậy, ông không tin tất cả hố Black vĩnh cửu vào ngoài trái đất. Hố black, mãi mang đến những năm sáu mươi, chính vì như thế chỉ là một trong nghi hoặc tân oán học, và chỉ còn lởn vởn trong lòng trí của một thiểu số các đơn vị vật lý định hướng, rất ít fan thân quen với tư tưởng sụp đổ hấp dẫn (gravitational collapse). Các cơ sở quan lại trắc hay thực nghiệm bấy tiếng vẫn còn đấy phôi thai: kính thiên vnạp năng lượng chưa đủ to gan lớn mật, cảm biến không đủ hiệu lực quan lại gần kề, cùng những tài liệu thiên vnạp năng lượng vẫn còn đó tránh rốc. Không ai biết làm sao để hoàn toàn có thể vạc hiện tại hố Black. Quan gần kề hố black là điều hết sức xa thẳm cùng siêu hạng.

Tình huống này bước đầu biến hóa vì phần đa vươn lên là thế ... hết sức vô tình. Năm 1963 Maarten Schmidt phát hiện ra quasar cơ mà ông phân số hiệu 3C 273, sinh hoạt bước sóng khả kiến (Hình 1a,b). Quasar khôn xiết sáng sủa, sáng sủa như những bởi vì sao, nhưng mà lại sở hữu biểu hiện là ngơi nghỉ bí quyết xa họ. (Vì thế nên có tên là quasar xuất xắc QSO, tinh giảm của quasi-stellar object tức là vật dụng thể có vẻ như sao.) Theo Hoyle & Fowler, vấn đề này đòi hỏi quasar cần bao gồm khối lượng rất là phệ, to hơn nhưng mà số đông bởi vì sao thông thường hàng tỷ lần - tương đương với trọng lượng của cả hệ ngoài hành tinh. Feynman chỉ ra rằng ngay lập tức trong hôm Fowler báo cáo, rằng với trọng lượng cực lớn như vậy thì những quasar này chỉ hoàn toàn có thể là hố Đen do sụp đổ thu hút. Năm 1967, Joycelyn Bell Burnell tình cờ phân phát hiện nay pulsar ở bước sóng radio trong những lúc cô còn là một sinch viên làm cho luận án tiến sĩ. Người ta thắc mắc cái gì nhưng hoàn toàn có thể phát từng nhịp sóng radio, với đều nhịp sóng đó lại có chu kỳ khôn xiết bất biến cho cầm cố. Một bên báo khi đó phóng vấn Burnell, đề xuất rước tên thường gọi “pulsar” để đặt mang đến phần đa thiên thể này. Pulsar là chữ tinh giảm của pulsing star, Tức là sao từng nhịp. Burnell nhắc lại, rằng Hoyle – lại cũng đó là Hoyle – đang chỉ ra rằng pulsar chắc hẳn rằng tương tác mang lại supernova, ông chỉ ra điều đó tức thì vào buổi báo cáo đầu tiên về pulsar của Hewish, thầy của Burnell. Các quan lại tiếp giáp sau đây cho biết pulsar có lẽ là sao neutron, là chiếc “xác” còn sót lại của ngôi sao 5 cánh sau thời điểm bị tiêu diệt, Có nghĩa là sau cơn sụp đổ hấp dẫn.

*
Hình 1a. Quasar 3C 273, Maarten Schmidt vạc hiện nay vào thời điểm năm 1963. cũng có thể thấy vệch sáng sủa (jet) từ quasar trải về góc dưới mặt bắt buộc. Các vạch phổ nhưng mà Schmidt đo từ bỏ 3C 273 bị lệch về đỏ quá to. "Đấy là một trong những phân phát hiện nay bỡ ngỡ bởi vì sao không thể làm cho được thế,” Schmidt nói. Sông Ngân trải dài chừng 100,000 năm ánh sáng, trong khi 3C 273 nghỉ ngơi cách 2 tỉ năm tia nắng, cần yếu là sao vào Ngân Hà của bọn họ. Một vày sao lẻ tẻ mà sinh sống giải pháp 2 tỉ năm ánh sáng sẽ làm nhạt khó thấy được. có nghĩa là mối cung cấp ánh nắng của quasar yêu cầu cực kỳ mạnh khỏe mới xuất hiện thêm được một cách “bình thường” như vậy. (Ảnh của SSDS.)
*
Hình 1b. Minc hoạ một quasar điển hình, với mối cung cấp tia nắng rất mạnh bạo tự hố đen chính giữa quasar.John Wheeler, bên đồ lý định hướng của Princeton, nhắc lại rằng trong một bài bác giảng đồ lý hồi thời điểm cuối năm 1967, một sinc viên ý kiến đề nghị rước “black hole” làm tên gọi hầu như thứ thể có cân nặng cực kỳ mập này, và ông đồng ý – cùng từ bỏ ấy blachồng hole, cũng giống như big bang trước đấy, đi vào trí tưởng tượng của quần bọn chúng, đi vào nền vnạp năng lượng hoá thêm.

Đến đầu những năm 70, rất nhiều phân tích lý thuyết về hố Đen bước vào thời kỳ phục hồi, cùng với phần đông tính toán thù của Bekenstein (học trò của Wheeler) ở Princeton với Hawkings sinh hoạt Cambridge về entropy và sự phản xạ hố đen. Đây là công dụng đầy sức tưởng tượng, với mang tính xúc tiến rất lớn giữa những nghiên cứu và phân tích hố black trong tương lai, cả triết lý lẫn thực nghiệm/quan liêu gần kề. Hố Black bước đầu được dùng nlỗi một hình thức định hướng nhằm chất vấn hồ hết ý tưởng new về rất nhiều vụ việc lôi cuốn lượng tử (quantum gravity), soi sáng thêm về bản chất của ko thời hạn, với gần đây duy nhất cơ mà cũng bất thần độc nhất vô nhị, là có liên hệ mang đến điện tân oán lượng tử (quantum computing).

Những cách tân và phát triển triết lý này cùng với sự mở ra của quasar và pulsar khiến phần nhiều cân hận vứt về sự việc mãi mãi của hố Black trnghỉ ngơi yêu cầu lỗi thời. Và buộc những bên thực nghiệm phải nhìn thấy cùng với sứ mệnh tưởng như bất khả: vạc chỉ ra hố black. Có lẽ đây là một trong những thách thức lớn số 1 của đồ vật lý thiên văn uống. Họ bắt buộc một hệ kính thiên vnạp năng lượng cực đại, và cảm biến tinc tinh tế với vận tốc dữ liệu cực cao. Công câu hỏi này yên cầu sự bền chí của rất nhiều chũm hệ khoa học. Tính đến đầu thập niên 80, không còn thảy các phần chuyên môn cơ phiên bản cơ mà EHT vẫn sử dụng sau này nhỏng hệ kính thiên văn rộng lớn tuyệt cảm ứng vi ba tinc nhạy vẫn còn đó chưa định hình, cùng cách tiến hành giao sứt VLBI còn trong quy trình sơ knhị. Họ bước đầu cố gắng nỗ lực thực nghiệm cùng với lòng kiên trì của rất nhiều kẻ ngơi nghỉ bờ bến vô vọng. Quả thực đây là phần nhiều nỗ lực cố gắng tuyệt vọng, do chúng ta bắt buộc sử dụng hết toàn thể vốn liếng nhưng mà vật dụng lý có thể chấp nhận được nhưng mà chỉ mấp mé được bờ của tính khả thi, không chắc chắn là vẫn thấy được công dụng vào cuộc đời của họ. Từ đầu 1980, các bên thứ lý vẫn thi công kiến tạo nghiên cứu LIGO, với hy vọng sẽ phát hiện được sóng lôi cuốn từ bỏ mọi hố đen, nlỗi sao neutron giỏi pulsar, rơi vào cảnh nhau. Hy vọng của LIGO đã được đền rồng đáp vào thời điểm cuối năm 2016, khi nhị lỗ Đen nặng ký lâm vào tình thế nhau. TiaSáng đang bao gồm bài bác trình làng về LIGO giữa những năm trước, và vào nội dung bài viết này ta vẫn chú ý mang đến thiên văn uống truyền thống. Các công ty chỉ đạo khoa học lập dự án đến phần đa đài quan tiền liền kề thiên văn uống không khí, nhỏng Hubble xuất xắc COBE. Họ chi tiêu rất mạnh vào cải tiến và phát triển cơ sở hạ tầng với đồ vật, nhỏng đài thiên văn Keông xã, nhằm msống con đường cho phần lớn quan sát đạt mức tinch nhạy bén vượt xa nắm hệ đi trước.

Và những bên thiên văn bước đầu mngơi nghỉ phần nhiều cuộc “rạm nhập” vào vùng trung trung tâm các quasar và đều hệ ngoài hành tinh.

Trung chổ chính giữa Ngân Hà. Từ định phương tiện Kepler ta biết quĩ đạo của một trái đất quanh mặt trời tuỳ thuộc vào trọng lượng của phương diện trời. Tương tự vậy, để biết khối lượng của hố Black thì ta hãy khẳng định quĩ đạo đa số vì sao ngay sát quanh hố black. Hình số 2a cho thấy Sông Ngân cùng vùng trung vai trung phong. Đây là 1 trong Một trong những bức ảnh đầu tiên của Sông Ngân, chụp từ bỏ những năm 1950. Bên dưới là Sông Ngân nhìn tự Nam rất. Vùng trung vai trung phong gồm tỷ lệ sao phần đông, với đầy vết mờ do bụi. Để thấy xuyên bụi, fan ta đề nghị cần sử dụng những sản phẩm công nghệ mặt trời giỏi công việc sóng dài thêm hơn. Cách sóng càng lâu năm thì kính thiên văn càng to, mới dành được ánh nhìn pchờ đại từ bỏ vùng trung trung tâm.

*
Hình 2a. Bức ảnh Sông Ngân nhanh nhất, trong thập niên 1950 (Lund Observatory). Vùng trung chổ chính giữa nghi là bao gồm chứa hố Đen, tuy nhiên đầy bụi yêu cầu nặng nề thấy.
*
Hình 2b. Sông Ngân chú ý từ Nam cực (Jason Gallicchio, 2014)

Vùng trung trung ương Ngân hà được nghi là bao gồm cất hố Black khôn cùng nặng nề. Hình 3a cho thấy vùng trung trọng tâm 1parsec (3,26 năm ánh sáng), tương tự với góc chắn 1 giây tuyệt 1/3.600 độ. (Nhớ rằng khía cạnh trăng chắn 0,5 độ hay 1.800 giây.)

Năm 2000, kính thiên văn uống Keck 10m bước vào vận động cùng rất đều thứ chụp ảnh hồng ngoại. Bức Ảnh 3a cho biết thêm vùng trung chổ chính giữa phần lớn vì sao bình thường quanh Sagitarius A*, được nghi là hố black. Và quĩ đạo của chúng (trong hình 3b) cho biết thêm Sgr A* gồm khối lượng chừng 5 triệu cân nặng phương diện ttách.

Vậy là đã rõ, ngơi nghỉ vùng trung chổ chính giữa của không ít hệ ngoài trái đất tốt quasar chắc hẳn rằng tất cả hố đen lẩn từ trần. Bước kế tiếp là làm thế nào nhằm “lôi nó ra ánh sáng.”

*
Hình 3a – Vùng trung trọng tâm, cùng với góc chắn 1” (1/3600 độ, từ Gillessen et al. 2009)
*
Hình 3b – Qũi đạo số đông bởi sao trong vùng trung tâm 1” của Ngân hà.​
Thiên hà M87.Việc trước tiên là xác định người tìm việc hố đen vượt trội hoàn toàn nhất; hố Đen càng nặng nề thì sẽ càng béo, với càng dễ dàng quan liêu gần kề. Và ứng viên này đề xuất nằm tại vị trí địa điểm phù hợp – không thực sự lệch về phương thơm bắc cơ mà cũng không thật lệch về phía phái nam - như vậy thì các kính thiên vnạp năng lượng làm việc ngay sát cả nhị rất bắc và phái nam bán cầu new rất có thể thấy được. Thiên hà M87 đống ý điều kiện này. M87 là trang bị thể với số 87 vào catalog của Messier(1781). Charles Messier, đơn vị thiên vnạp năng lượng học tập fan Pháp, vốn si mê quan ngay cạnh sao thanh hao. Đây là khoảng tầm nữa thời điểm cuối thế kỷ 18, thời buổi khoa học còn tnhãi ranh tối ttinh ma sáng sủa. Messier cần sử dụng kính thiên văn uống 2 lần bán kính chỉ độ 100milimet. Ông tra cứu thấy 103 thiết bị thể mà ông gọi là phần nhiều “đám lờ mờ” (nebulous cloud) mà lại ông để ý với đông đảo đơn vị quan sát thời ấy, rằng bắt đầu trông qua thì tưởng là sao thanh hao, nhưng bọn chúng không phải sao thanh hao. Từ cách đây trăm năm, người ta đã nhận thấy bao gồm M87 có phạt vệch sáng sủa nhỏng quasar 3C 273 mà Schmidt vẫn vạc hiện tại. Đến 1922, Hubble phân nhiều loại M87 không trực thuộc Ngân hà bọn họ, mà là một trong những là ngoài trái đất đơn nhất. Đến 1978, tín đồ khẳng định M87 bao gồm hố đen nặng 5 tỉ trọng lượng khía cạnh ttránh, có nghĩa là rộng nngớ ngẩn lần hố black Sgr A* vào Ngân hà họ.

Xem thêm: Tổng Hợp 5 Phần Mềm Ghép Ảnh Vào Nhạc Trên Máy Tính Tốt Nhất

*
Hình 4a. M87 là ngoài hành tinh sáng tuyệt nhất ở ngay gần trung trung ương, sống cách xa bọn họ 50 triệu năm ánh sáng.
*
Hình 4b. M87 ở tại mức phân giải cao hơn.Pmùi hương thức quan liêu gần kề, kính thiên văn uống, và bước sóng quan sátTìm được hố Black khủng, câu hỏi tiếp nối là chọn hệ kính thiên văn uống làm thế nào để cho câu hỏi quan tiền liền kề được kết quả tối đa. Trong phần cuối bài viết này, ta đã điểm qua phần trình độ nhưng mà EHT đang thực hiện, bao hàm cách làm quan tiền ngay cạnh, sắp đặt hệ kính thiên vnạp năng lượng, và bước sóng quan liêu giáp .

Nlỗi sẽ thấy trong những Hình 3a va 3b, những hố Black bao gồm kích cỡ hết sức bé dại, chừng vài chục micro giây. Nhớ lại, 60 giây là một trong những phút ít, với 60 phút là 1o. 1micro giây là một trong những phần triệu của 1giây. Nếu ta đặt trái cam cùng bề mặt trăng, thì lúc nhìn tự mặt khu đất trái cam đang chỉ chừng cỡ vài micro giây (cùng mặt trăng thì 0,5o). Làm sao nhằm rất có thể thấy được trái cam trường đoản cú khía cạnh đất? Mức “phân giải” R của một kính thiên văn tuỳ vào 2 lần bán kính D với bước sóng quan tiếp giáp λ, cùng với phương pháp là R = λ/D. Công thức này xuất phát từ tính nhiễu xạ của sóng năng lượng điện từ. D càng to thì R càng nhỏ, ta call là nút phân giải “cao.” Nếu cầm bởi vì sử dụng một kính đơn nhất, ta dùng hai kính cùng làm cho tia nắng từ bỏ nhị kính giao sứt, D thay đổi khoảng cách giữa nhị kính và dành được độ sắc nét cao hơn kính đối kháng không ít. Vì lẽ này, đề xuất team EHT lựa chọn D là đường kính của trái khu đất. Đây là đường kính lớn số 1 rất có thể đến số đông đài thiên vnạp năng lượng xung quanh đất. Hình 5a cho thấy tổng thể sự xếp đặt của hệ những đài thiên vnạp năng lượng radio của EHT trên mặt khu đất, cùng 5b cho thấy thêm cá thể kính thiên văn uống radio sinh sống 8 địa điểm nhưng EHT đang sử dụng.

Trong phép giao thoa thông thường, fan ta để tia nắng trường đoản cú nhì nguồn giao quẹt trực tiếp. Giao sứt, cơ phiên bản, là kết hợp của sóng điện tự. Đơn thuần là cùng lại rất nhiều vector năng lượng điện từ bỏ những nguồn. Và tổng vector tuỳ thuộc vào trộn của vector cá thể1. lúc giao bôi trực tiếp, hệ cảm biến đo tích điện của trường năng lượng điện tự (bình phương thơm của biên độ sóng).

Phương thức giao thoa mang đến độ phân giải cao nhưng tác dụng nhất sinh hoạt phần nhiều bước sóng radio cùng viba, tính đến thời khắc bây chừ, là VLBI (Very Long Baseline Interferometry: Giao bôi Khoảng biện pháp Xa). Để quan liêu cạnh bên đồ dùng thể nhỏ, phải kính thiên văn uống mập. Nhưng trường hợp 2 kính sống cách xa, vấn đề giao sứt thẳng không khả thi. Ở đây hệ cảm ứng đo trường điện từ: cả biên độ lẫn pha của sóng. Sau kia ta cần sử dụng ứng dụng để cách xử trí phnghiền giao quẹt.

*
Hình 5a. Tám đài thiên văn của EHT vào chiến dịch 2017 sinh hoạt 6 vị trí xung quanh khu đất, nhìn từ bỏ phương diện phẳng xích đạo.
*

Hình 5b. Những đài thiên văn tham gia quan lại gần kề cùng với Event Horizon Telescope (theo hướng kyên đồng hồ đeo tay trường đoản cú bên trên mặt trái) Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) sống Chile; SubMillimeter Array (SMA) in Hawaii; South Pole Telescope (SPT) nghỉ ngơi châu Nam cực; Submillimeter Telescope (SMT) ở Arizona; Atacama Pathfinder Experiment (APEX) sinh hoạt Chile; Large Millimeter Telescope (LMT) ngơi nghỉ Mexico; James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) ngơi nghỉ Hawaii; cùng Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM 30m) sống Tây Ban Nha.

Cách sóng quan lại tiếp giáp cũng rất đặc trưng. Bước sóng góp phần trong khoảng phân giải. Bước sóng càng ngắn độ sắc nét càng cao (tốt), với vận tốc tài liệu cũng cao (ko tốt) đề xuất cần phải gồm sự chọn lựa nhằm đạt tới tối ưu. Một nguyên tố quyết định nữa là bước sóng được lựa chọn buộc phải cho thấy được vùng chân trời sự kiện rõ ràng nhất. Các quan liêu gần kề trước kia cho thấy là bước sóng vicha (vài ba millimet) thích hợp hơn cho câu hỏi tự sướng rộng là radio (vài ba centimet). Hình 5c minc hoạ cụ thể mọi quan lại giáp này. Các bước sóng quá nthêm, nlỗi sóng khả loài kiến, tốt quá lâu năm như radio, ko đi xuim vào vùng chân ttránh sự khiếu nại được. Nhóm ETH lựa chọn 1.3 milimet tuyệt 230 GHz. Ở tần số này, bầu khí quyển hấp thụ tối tphát âm, tạo ĐK thuận lợi hơn đến Việc quan tiền tiếp giáp.

*

Bức hình họa chẳng thể lẫn vào đâu được – một cái láng Đen huyền phệ cỡ hệ khía cạnh trời chúng ta, được phủ quanh vày một vệch sáng sủa khôn xiết đẹp mắt.

Trong lúc ảnh hưởng khoa học còn phải đợi, sức dội nhân bản hoàn toàn có thể cảm được tức thì. Ánh sáng sủa nhưng EHT thu thập từ M87 trở về họ trường đoản cú 55 triệu thời gian trước. Nhiều niên đại trôi qua, chúng ta xuất hiện cùng bề mặt khu đất cùng với các truyền thuyết thần thoại, văn hoá, lý tưởng cùng ngôn ngữ khác biệt. Chúng ta không còn thảy thuộc dưới một vòm trời, không còn thảy chúng ta thêm bó với 1 dấu chấm xanh dương, lửng lơ theo phần đa thiên thể rục rịch quanh phía trên, bên dưới hơi ấm của ánh phương diện trời, trong một bể rất nhiều ngôi sao sáng tránh rộc, trong quĩ đạo vòng quanh một hố black cực nặng sinh hoạt trung tâm Ngân hà sáng sủa rỡ ràng.

Lúc được hỏi về cảm giác cơ hội anh mới thấy tấm hình của hố đen M87 lần đầu, Shep2 vấn đáp, “Mình thấy điều nào đấy khôn cùng đỗi sống động.” Và điều đó cũng giống cùng với từng bọn họ.”

1Sóng điện trường đoản cú rất có thể bộc lộ bởi hàm số lượng giác cos a(t), với a(t) chỉ nên hàm con đường tính cùng với thời gian, t. Lúc ta mang tích của cos a(t) x cos b(t) rồi lấy mức độ vừa phải, tích này bằng 0 nếu a(t) ≠ b(t), và khác 0 giả dụ a(t) = b(t). Trong quan tiền ngay cạnh, nếu như nhì tia sáng sủa cùng xuất phát một khu vực, a(t) đã bởi b(t), cùng khi đó ta xác minh được mức tích điện. Nếu khác khu vực, a(t) ≠ b(t), cùng như thế ta vứt bỏ được rất nhiều nguồn không giống. Đây là chính sách của correlator trong VLBI.2 Shep Doeleman là fan đứng đầu nhóm EHT.

Tài liệu tsay mê khảo

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *