Η διάσημη εικόνα της μαύρης τρύπας M87* δείχνει ένα φωτεινό, ακανόνιστο δαχτυλίδι γύρω από σκοτεινή περιοχή. Για να δημιουργηθεί, χρειάστηκε να συνδυαστούν ραδιοπαρατηρήσεις από τηλεσκόπια σε διαφορετικές ηπείρους. Η εικόνα δημοσιοποιήθηκε το 2019 και βασίστηκε σε δεδομένα του 2017, ανοίγοντας έναν νέο τρόπο μελέτης της ύλης κοντά σε έναν ορίζοντα γεγονότων.
Η μαύρη τρύπα M87* σε ανακατασκευή πραγματικών ραδιοπαρατηρήσεων του 2017, που δημοσιοποιήθηκε το 2019. Η απόδοση του χρώματος αντιστοιχεί στην ένταση του σήματος. Event Horizon Telescope, uploader cropped and converted TIF to JPG / Wikimedia Commons. Οι μικρογραφίες ενδέχεται να είναι περικομμένες. CC BY 4.0.
Η ίδια η μαύρη τρύπα δεν εκπέμπει το φως που θα επέτρεπε μια συνηθισμένη φωτογράφισή της. Η εξαιρετικά ισχυρή βαρύτητα επηρεάζει τη διαδρομή της ακτινοβολίας από την καυτή ύλη γύρω της. Το φωτεινό περιβάλλον και η κεντρική σκιά είναι αυτά που δίνουν το παρατηρήσιμο αποτύπωμα.
Ενα τηλεσκόπιο με βάση όσο η Γη
Το Event Horizon Telescope συνδυάζει ραδιοτηλεσκόπια με την τεχνική της συμβολομετρίας πολύ μεγάλης βάσης. Οι σταθμοί παρατηρούν την ίδια πηγή και κρατούν εξαιρετικά ακριβή χρονική αναφορά με ατομικά ρολόγια. Τα δεδομένα συνδυάζονται στη συνέχεια για να εξαχθούν πληροφορίες σε πολύ μικρές γωνιακές κλίμακες.
Η μεγάλη απόσταση ανάμεσα στους σταθμούς προσφέρει διακριτική ικανότητα που θα ήταν αδύνατη με ένα μικρό μεμονωμένο τηλεσκόπιο. Δεν σημαίνει ότι ολόκληρη η επιφάνεια της Γης συλλέγει συνεχώς φως. Το δίκτυο δίνει ένα σύνολο επιμέρους μετρήσεων, με κενά που εξαρτώνται από τις θέσεις των σταθμών και τη διάρκεια των παρατηρήσεων.
Για την M87*, οι παρατηρήσεις έγιναν σε μήκος κύματος περίπου 1,3 χιλιοστών. Τα τεράστια αρχεία μεταφέρθηκαν σε κέντρα επεξεργασίας, όπου συνδυάστηκαν και βαθμονομήθηκαν. Η τελική εικόνα απαιτεί μαθηματική ανακατασκευή από τα δεδομένα και προσεκτικό έλεγχο των χαρακτηριστικών που παραμένουν σταθερά με διαφορετικές μεθόδους.
Γιατί το δαχτυλίδι δεν είναι ο ορίζοντας
Το φωτεινό σήμα προέρχεται από ύλη στο περιβάλλον της μαύρης τρύπας. Η βαρύτητα καμπυλώνει το φως και διαμορφώνει την εικόνα που φτάνει στους παρατηρητές. Η σκοτεινή περιοχή συνδέεται με την προβλεπόμενη σκιά, που είναι μεγαλύτερη από τον ίδιο τον ορίζοντα γεγονότων.
Ο ορίζοντας είναι το όριο πέρα από το οποίο το φως δεν μπορεί να διαφύγει προς έναν μακρινό παρατηρητή. Δεν είναι στέρεη επιφάνεια ούτε η άκρη ενός υλικού αντικειμένου που φωτίζεται όπως ένας πλανήτης. Η σύγκριση του μεγέθους και της μορφής της σκιάς με θεωρητικά μοντέλα επιτρέπει ελέγχους της φυσικής σε ακραίο περιβάλλον.
Το πορτοκαλί είναι τρόπος παρουσίασης
Τα ανθρώπινα μάτια δεν βλέπουν απευθείας τα ραδιοκύματα της παρατήρησης. Η χρωματική κλίμακα χρησιμοποιείται για να αποδοθεί η ένταση της ακτινοβολίας. Η εικόνα επομένως είναι επιστημονική αναπαράσταση πραγματικών μετρήσεων σε μήκη κύματος έξω από το ορατό φως.
Η ασυμμετρία στη φωτεινότητα μπορεί να προκύπτει από την κίνηση της ύλης και τα σχετικιστικά φαινόμενα, αλλά η πλήρης ερμηνεία χρειάζεται μοντέλα και περισσότερα δεδομένα. Το καρέ δεν αποκαλύπτει κάθε λεπτομέρεια της ροής ούτε επιτρέπει να διαβάσουμε με βεβαιότητα την κίνηση κάθε φωτεινού σημείου.
Η αξία του βρίσκεται στα χαρακτηριστικά που αντέχουν στους ελέγχους: μια συμπαγής πηγή, μια φωτεινή δομή σε σχήμα δαχτυλιδιού και μια σκοτεινή κεντρική περιοχή. Η «φωτογράφιση» της μαύρης τρύπας είναι έτσι η συνάντηση τηλεσκοπίων, ακριβούς χρονομέτρησης, επεξεργασίας και θεωρίας γύρω από ένα μετρήσιμο ουράνιο αντικείμενο.
Της Ολοίβιας
The post Πώς φωτογραφίζεται μια μαύρη τρύπα; appeared first on SciNews.eu.
