Lodowcowe Pole
Nie czyńcie Prawdy groźną i złowrogą, Ani jej strójcie w hełmy i pancerze, Niech nie przeraża jej postać nikogo
73 obserwujących
474 notki
1155k odsłon
2716 odsłon

Nobel wpadł do czarnej dziury

Wykop Skomentuj134


Tegoroczna nagroda Nobla z fizyki cieszy każdego badacza, który jest w głębi tak zwanym pomiarowcem i obserwatorem. Otrzymał go amerykańsko – niemiecki zespół badaczy, którzy poszukiwali i odnaleźli w centrum naszej Drogi Mlecznej bardzo ciężki obiekt, który spełnia teoretyczne kryteria czarnej dziury.

Zadowoleni będą też ci, którzy nosa zza swojego biurka nie wystawiają, czyli teoretycy. Tu też została doceniona praca angielskiego fizyka, który pokazał, że czarne dziury wynikają wprost z teorii Alberta Einsteina. Ale po kolei!

Przed rokiem dokładnie w kwietniu świat obiegło pierwsze zdjęcie czarnej dziury z galktyki M87.

Zadanie sfotografowania czegoś, czego z definicji nie widać, bo pochłania w swoim wnętrzu wszystko, nawet promienie światła jest nie lada wyzwaniem. Nawet jeśli to coś znajduje się w odległości 26 000 lat świetlnych, przesłonione międzygwiezdną materią, a dodatkowo w skali galaktyki ma niemal punktowe rozmiary, no to robi się naprawdę ciekawie. Ale to tygrysy lubią najbardziej i żaden rasowy obserwator i taki, co szkiełkiem i okiem bada nasz świat, nie zawaha się przez chwilę rzucić w wir budowy aparatury, prób i ekstremalnie skomplikowanych algorytmów prowadzących do wyników.

Najpierw trzeba było ustalić, w którym miejscu znajduje się coś, co zachowuje się jak każda porządna czarna dziura, czyli w pierwszej kolejności jest niewidoczne, ale swoją obecnością oddziałuje na otoczenie.

Czarna dziura według teorii ma rozmiary punktowe, ale dla obserwatora taki obiekt zabiera więcej miejsca, bo otoczony jest tak zwanym horyzontem zdarzeń. Ten horyzont to granica, zza której nie może się już wydostać żadna informacja, żaden nawet najbardziej energetyczny foton!

Ten horyzont ma już znacznie większą średnicę od punktowej czarnej dziury, w zależności od masy czarnej dziury od 10 kilometrów do miliardów kilometrów! Taka czarna dziura o masie 6,5 miliarda Słońc znajdująca się w centrum Galaktyki Panny czyli M87 ma horyzont zdarzeń – widziany jako płaska tarcza - o średnicy 38 miliardów kilometrów! No dobra nic Wam to nie mówi bez odniesienia. Więc to ponad trzy razy większy obszar niż nasz Układ Słoneczny. I ten obszar udało się zobaczyć jak pierwszy na zdjęciu radiowym z odległości 55 milionów lat świetlnych! Na zdjęcie z odległości 26 000 lat czarnej dziury w centrum naszej galaktyki przyjdzie nam jeszcze poczekać.

Zaczęto od tego, że skierowano największe teleskopy optyczne, jakimi obecnie dysponujemy w stronę centrum naszej galaktyki i przez dziesiątki lat wykonywano fotografie. Starano się znaleźć punkt wokół, którego będą orbitować gwiazdy. Popatrzcie na film poniżej! Widać na nim poruszające się świetliste punkty. Każdy z nich jest gwiazdą. Zauważcie różnice w prędkości poruszania się gwiazd. Najbardziej efektowne są te, które poruszają się po orbitach bardzo eliptycznych, czyli o dużym mimośrodzie. Zauważcie, że przyśpieszają one gwałtownie, a potem spowalniają, aby znowu powoli, a potem szybko przyśpieszyć swój ruch. Tak działa prawo odkryte przez Keplera.

 

Po wyznaczeniu torów, po jakich gwiazdy się poruszają możemy wyznaczyć punkt, wokół którego one krążą nawet, jeśli go nie dostrzegamy naszymi przyrządami obserwacyjnymi. To centrum tego układu grawitacyjnego, czyli poszukiwana przez nas anomalia. Spełnia ona pierwsze kryterium czarnej dziury, jest baaaardzo, baaaardzo ciężka i do tego niewidoczna na naszych zdjęciach.

Na filmiku poniżej widzicie jak wyznaczono orbity gwiazd i położenie tajemniczego obiektu.

 

Piękne? Ba! Cudowne, centrum naszej Milky Way jest „adorowane” przez tańczące gwiazdy.

Wbrew pozorom te gwiazdy są dość bezpieczne w pobliżu potwora, którego okrążają i jedynie kolizje i zaburzenia spowodowane przez zabłąkane w pobliże obiekty, mogą naruszyć tę majestatyczną równowagę i spowodować, że nasz obiekt pożre jakiegoś gwiezdnego tłuścioszka. W grę wchodzi też utrata masy przez najbliżej okrążające potwora gwiazdy, spowodowana efektem odsysania materii z tych gwiazd. Ta materia wchodzi na orbitę czarnej dziury i zostaje przyśpieszona do ogromnych prędkości wydając z siebie krzyk rozpaczy, czyli intensywne promieniowanie w wielu zakresach, radiowym, optycznym i rentgenowskim.

I to jest właśnie to, co postanowiono sfotografować, tę okrążającą czarną dziurę materię. Ale nawet jeśli ten dysk ma stosunkowo duże rozmiary rzędu kilku układów Słonecznych, to z odległości 26 000 lat świetlnych jest on tak trudno dostrzegalny, jak z Ziemi, pomarańcza leżąca na powierzchni Srebrnego Globu. Na to jeszcze czekamy.

Oczywiście to zadanie przekracza możliwości naszych teleskopów, nawet w zakresie fal radiowych które wybrano do obserwacji, bo rozmiary tych urządzeń musiałyby być, co najmniej takie jak nasza planeta. Zatem postanowiono wykonywać obserwacje wszystkimi dostępnym radioteleskopami ziemskimi w jednym czasie, a dane zsynchronizować przy pomocy zegarów atomowych. Musiano przy tym uwzględnić takie efekty jak: dylatację czasu spowodowaną ruchem obrotowym Ziemi, podobnie jak efekt Dopplera spowodowany obrotem i ruchem orbitalnym Ziemi, a także całego Układu Słonecznego!

Efektem tego jest też słynne zdjęcie czarnej dziury w centrum M87 pokazane w kwietniu 2019 roku przez zespoły badawcze. Czy droga do tego zdjęcia zasłużyła na Nagrodę Nobla? Moim zdaniem jak najbardziej, bo jest tryumfem ludzkiej ducha nad wszelkimi przeciwnościami znanymi dokładnie jedynie ludziom, którzy musieli te problemy pokonywać. I ta wiedza właśnie została doceniona, bo posuwa nas o ogromny krok do przodu w możliwościach obserwacyjnych naszego Wszechświata, jednocześnie pokazując, że to co przewidziano teoretycznie, a co wydaje się nam niewyobrażalne czyli czarna dziura istnieje i zapewne jest centrum każdej galaktyki spiralnej podobnej naszej Drodz Mlecznej.

image

Co jest dalej? Przeprowadźmy taki eksperyment myślowy. Otwierając korek w wannie tworzycie efektowny wir na powierzchni wody wpadającej do odpływu, Czy uzasadnione jest twierdzenie, że cała ta woda upakowana jest w centralnym punkcie tego wiru? Nie udzielam tu żadnej odpowiedzi na to pytanie.

A teraz Panie i Panowie! Oto szczęśliwa trójka badaczy, która dzieli się Noblem w tym roku:

Angielski uczony sir Robert Penrose ½ nagrody – za wykazanie, że istnienie czarnych dziur jest konsekwencją ogólnej teorii względności sformułowanej przez Alberta Einsteina.

Amerykańska uczona Andrea Ghez wraz z niemieckim badaczem Reinhardem Genzelem, za wykazanie, że orbity gwiazd w centrum naszej Galaktyki okrążają bardzo ciężki obiekt, spełniający kryteria stawiane czarnym dziurom.


Wykop Skomentuj134
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie