На uCrazy 18 лет 1 месяц
Увидеть невидимое: как на самом деле могут выглядеть Черные дыры?
Тайна того, как выглядит черная дыра, на протяжении десятилетий озадачивала ученых и художников. Черная дыра, по определению, невидима – это область пространства с настолько сильным гравитационным притяжением, что даже кванты света не могут ее покинуть, поэтому мы и не можем ее увидеть. Но, используя законы физики и наше понимание космоса, ученые с разумной степенью точности могут воссоздать то, как должна выглядеть черная дыра.
Как изобразить то, что мы никогда не видели?
То как могла бы выглядеть черная дыра зависит от ряда факторов, например, активна ли она, вращается ли и т. д.
Черная дыра с аккреционным диском
Это изображение является довольно точным изображением того, что ученые считают черной дырой с аккреционным диском из горячего газа и пыли вокруг нее.
Черная дыра с аккреционным диском. © Роен Келли
На самом деле вокруг нее одно кольцо, а не два, как мы видим: гравитация изменяет направление распространения света вокруг черной дыры как сверху, так и снизу таким образом, что он выглядит перпендикулярно реальному положению.
Поскольку диск вращается очень быстро, то и эффект Доплера также играет роль: свет на левой стороне кажется ярче, когда он приближается к нам, и тусклее, когда он отдаляется.
Сама черная дыра, конечно, является черной сферой в центре, и определяется по отсутствию света. Яркая линия, которая отделяет свет от черноты на внутреннем кольце, является границей фотонной сферы, где мы все еще можем видеть частицы света, вырывающиеся из притяжения черной дыры.
Пучок частиц
Иное видение черной дыры, на этот раз без гравитационного изменения направления распространения света
Полученное изображение не отражает релятивистские эффекты, но оно иллюстрирует как иногда огромные облака пыли и газа могут окружать крошечную область пространства, которая является черной дырой.
Эта черная дыра излучает то, что ученые называют «релятивистской струей» или джетами. Это мощный энергетический пучок, который испускают некоторые очень активные черные дыры, когда они поглощают вещество вокруг них. Как именно эти джеты появляются до конца не известно, но они могут быть одними из самых мощных явлений во Вселенной, иногда простираясь на тысячи или даже миллионы световых лет от самой черной дыры.
Звездные деформации
Еще одно изображение черной дыры, на этот раз на фоне звезд и без какого-либо вещества вокруг нее
Такие объекты существуют в виде тихих черных дыр, которые в настоящее время ничего не поглощают. Не известно, будет ли такой объект выглядеть именно так, но изображение действительно отражает то, как черная дыра будет изгибать любой свет от других звезд в кольцо. Это кольцо разноцветных звезд возникает в результате прохождения света около черной дыры, изгибаясь вокруг ее «гравитационного колодца» - чем ближе к черной дыре, тем больше изгиб.
Изображение черной дыры, созданное Жаном-Пьером Люмине
Это изображение 1978 года, оно считается одним из самых правдоподобных представлений того, как может выглядеть черная дыра.
Французский астрофизик Жан-Пьер Люмине создал изображение черной дыры, основанное на расчетах согласно общей теории относительности, сделанных с помощью одного из первых компьютеров IBM с перфокартами .
Космический пончик
В дополнение к аккреционному диску, некоторые черные дыры также окружены тем, что кажется гигантским пончиком.
Эта структура называется тором, ученым только недавно удалось получить изображение с помощью радиотелескопа ALMA в Чили.
Эта галактика называется NGC 1068, и она находится на расстоянии около 50 миллионов световых лет от Земли. Эта картина изображает представление художника о том, как может выглядеть само сердце галактики - сияющий аккреционный диск, окруженный гораздо большим газовым тором. Поведение этой структуры, как и ее форма, все еще в значительной степени неизвестны. И это представляет огромный интерес для исследователей, поскольку может дать новое понимание того, как могут появиться более крупные образования, такие как галактики.
Поглощение газового облака
Наблюдение за тем, как различные типы материи попадают в черную дыру и поглощается ею - еще одна тема, интересующая исследователей. Сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики Стрелец A *, изображенная на этой картинке, в будущем поглотит большое облако газа G2.
С помощью телескопа Event Horizon Telescope (EHT) ученые планируют наблюдать за тем как это произойдет, фиксируя весь процесс поглощения от начала до конца. Будет ли облако газа засасываться напрямую в черную дыру, или начнет вращаться вокруг сингулярности? Как такое количество вещества повлияет на джеты черной дыры? Эти вопросы сейчас открыты, но EHT готов дать нам ответы на них.
Поглощение звезды
Иногда встречаются черные дыры в сопровождении спутника. На этом рисунке изображена черная дыра звездной массы, питаемая соседней звездой.
Несчастная звезда оказалась достаточно близко к черной дыре, чтобы та начала поглощать ее вещество, но не настолько близко, чтобы быстро быть затянутой в сингулярность. Результатом является то, что вещество звезды будет постепенно откачиваться от светила, создавая постоянный аккреционный диск и питая джеты черной дыры, выбрасывающие избыточную материю в космос.
Реально полученное изображение
Ну и наконец, первое в истории изображение тени сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики М 87, полученное напрямую в радиодиапазоне (Event Horizon Telescope)
Поскольку диск вращается очень быстро, то и эффект Доплера также играет роль: свет на левой стороне кажется ярче, когда он приближается к нам, и тусклее, когда он отдаляется.
Сама черная дыра, конечно, является черной сферой в центре, и определяется по отсутствию света. Яркая линия, которая отделяет свет от черноты на внутреннем кольце, является границей фотонной сферы, где мы все еще можем видеть частицы света, вырывающиеся из притяжения черной дыры.
Пучок частиц
Иное видение черной дыры, на этот раз без гравитационного изменения направления распространения света
Полученное изображение не отражает релятивистские эффекты, но оно иллюстрирует как иногда огромные облака пыли и газа могут окружать крошечную область пространства, которая является черной дырой.
Черная дыра, излучающая пучок частиц. © Линетт Кук. Источник изображения: nasa.gov
Эта черная дыра излучает то, что ученые называют «релятивистской струей» или джетами. Это мощный энергетический пучок, который испускают некоторые очень активные черные дыры, когда они поглощают вещество вокруг них. Как именно эти джеты появляются до конца не известно, но они могут быть одними из самых мощных явлений во Вселенной, иногда простираясь на тысячи или даже миллионы световых лет от самой черной дыры.
Звездные деформации
Еще одно изображение черной дыры, на этот раз на фоне звезд и без какого-либо вещества вокруг нее
Черная дыра на фоне звезд. © Дж. Андерсон и Р. Ван Дер Марел. Источник изображения: nasa.gov
Такие объекты существуют в виде тихих черных дыр, которые в настоящее время ничего не поглощают. Не известно, будет ли такой объект выглядеть именно так, но изображение действительно отражает то, как черная дыра будет изгибать любой свет от других звезд в кольцо. Это кольцо разноцветных звезд возникает в результате прохождения света около черной дыры, изгибаясь вокруг ее «гравитационного колодца» - чем ближе к черной дыре, тем больше изгиб.
Изображение черной дыры, созданное Жаном-Пьером Люмине
Это изображение 1978 года, оно считается одним из самых правдоподобных представлений того, как может выглядеть черная дыра.
© Жан-Пьер Люминэ
Французский астрофизик Жан-Пьер Люмине создал изображение черной дыры, основанное на расчетах согласно общей теории относительности, сделанных с помощью одного из первых компьютеров IBM с перфокартами .
Космический пончик
В дополнение к аккреционному диску, некоторые черные дыры также окружены тем, что кажется гигантским пончиком.
Источник изображения: nasa.gov
Эта структура называется тором, ученым только недавно удалось получить изображение с помощью радиотелескопа ALMA в Чили.
Эта галактика называется NGC 1068, и она находится на расстоянии около 50 миллионов световых лет от Земли. Эта картина изображает представление художника о том, как может выглядеть само сердце галактики - сияющий аккреционный диск, окруженный гораздо большим газовым тором. Поведение этой структуры, как и ее форма, все еще в значительной степени неизвестны. И это представляет огромный интерес для исследователей, поскольку может дать новое понимание того, как могут появиться более крупные образования, такие как галактики.
Поглощение газового облака
Наблюдение за тем, как различные типы материи попадают в черную дыру и поглощается ею - еще одна тема, интересующая исследователей. Сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики Стрелец A *, изображенная на этой картинке, в будущем поглотит большое облако газа G2.
© Роен Келли
С помощью телескопа Event Horizon Telescope (EHT) ученые планируют наблюдать за тем как это произойдет, фиксируя весь процесс поглощения от начала до конца. Будет ли облако газа засасываться напрямую в черную дыру, или начнет вращаться вокруг сингулярности? Как такое количество вещества повлияет на джеты черной дыры? Эти вопросы сейчас открыты, но EHT готов дать нам ответы на них.
Поглощение звезды
Иногда встречаются черные дыры в сопровождении спутника. На этом рисунке изображена черная дыра звездной массы, питаемая соседней звездой.
Черная дыра, поглощающая звезду. © М. Вэйсс. Источник изображения: nasa.gov
Несчастная звезда оказалась достаточно близко к черной дыре, чтобы та начала поглощать ее вещество, но не настолько близко, чтобы быстро быть затянутой в сингулярность. Результатом является то, что вещество звезды будет постепенно откачиваться от светила, создавая постоянный аккреционный диск и питая джеты черной дыры, выбрасывающие избыточную материю в космос.
Реально полученное изображение
Ну и наконец, первое в истории изображение тени сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики М 87, полученное напрямую в радиодиапазоне (Event Horizon Telescope)
Источник изображения: www.eso.org
Комментариев пока нет
