Снимката на невъзможната черна дупка

Снимката на свръхмасивната черна дупка в центъра на галактиката M87.

Предишната ми статия описахме видовете изображения, които можем да получим от космически телескоп. Една звезда се разтваря в едва мигащо 11 кв. Пикселно изображение. Но какво ще кажете за изображения като горните? Това е известното изображение на свръхмасивна черна дупка в центъра на галактика M87 на 53,49 милиона светлинни години.

Така че е по-голям в небето от Trappist A. Кратък отговор не. Получаването на изображение на черната дупка на M87 е равносилно на намирането на едно пясъчно зърно на плаж в Сан Франсиско, докато седите в Ню Йорк.

Разрешаването на изображение на черна дупка е като намирането на едно пясъчно зърно в Ел Ей, ако сте в Ню Йорк

За сравнение, телескопът Хъбъл Космос има разделителна мощност, способен да изобрази голяма диня на същото разстояние.

Това се дължи на физическа граница на лещи / огледала. Размерът на резолюцията на изображението, който можете да извадите от всеки телескоп, е пропорционален на размера на обектива, който използвате на вашия телескоп. Големите лещи като този на Хъбъл са с диаметър 7,8 фута, поддържани при постоянни 70 градуса по Целзий, и са полирани до 10 гладкост от нанометри. Наземните обсерватории могат да имат лещи, които са дори по-големи, но те трябва да компенсират замъгляването в атмосферата.

Космическият телескоп Хъбъл (оттук виждам къщата си!)

За съжаление никоя от тези опции няма да ни даде снимка с резолюцията, от която се нуждаем, за да видим истинска черна дупка. За това трябва да мислим по-големи.

Това е квадратният километров масив. Разделителната способност на радиотелескопите е много по-висока дори от космически телескопи, но за радиовълни

Interferometry Array е вид телескоп, който се възползва от минутната фазова разлика между входящите светлинни вълни, за да повиши тяхната разделителна способност. Ето как виждаме далечни галактики, древни квазари и свръхмасивни черни дупки.

Много голям масив (съобразявайки се с темата, че астрономите са ужасни при назоваването на нещата) са свързани радиотелескопи, които преодоляват границите на физическата разделителна способност на телескопите с видима дължина на вълната. Както подсказва името, тези радиотелескопни масиви заемат много място, десетки квадратни километри. Но дори това не е достатъчно голямо. Трябва да мислим по-големи

Телескопът „Хоризонт на събитията“ е 9 радио наблюдения от Южния полюс до Гренландия.

За целта ни е необходим интерферометър с размерите на планетата, за да разрешава дължини на вълните до 1,3 мм. Това е ръбът на радиочестотния спектър. По-малките дължини на вълната ви поставят в инфрачервения спектър, който не е подходящ за заснемане на изображения. Ако планетата беше малко по-малка, нямаше да имаме изображения с черни дупки. Телескопите се синхронизират с помощта на атомни часовници. Петабайтите от данни се препредават чрез транспортиране на твърди дискове от Антарктида и другаде до сигурно място, за да бъдат сравнени със софтуер за обработка на изображения.

Близото изхвърляне на светлинното ускорение на свръхмасивния черен отвор обхваща 5000 светлинни години

И така, какво показва снимката? На снимката, която разглеждате, е сянката на черната дупка във вътрешността на светлия пръстен на фотонната сфера. Точката около 1,5 хоризонта на събитията, където светлината обикаля около черната дупка. Светлината ще напусне фотонната сфера или ще падне в хоризонта на събитията, или ще избяга от орбитата.

Фотонната сфера на черна дупка

Моделирането на магнитодинамиката на черната дупка и сравняването й с размазаното изображение позволява на физиците да приближат масата на черната дупка при 6 милиарда слънчеви маси и размера до малко по-голяма от тази на Слънчевата система от центъра до хоризонта на събитията.