Blog
CICER CUM CAULE
Zbigwie
Zbigwie zbigwie@mail.ru
78 obserwujących 336 notek 776867 odsłon
Zbigwie, 10 listopada 2018 r.

Wyobraźnia bez rygorów eksperymentu ma wartość śmiecia intelektualnego? – cz.3A

487 40 1 A A A

3A. Zobaczyć czarną dziurę!

image

To jedno z najbardziej ambitnych zadań nowoczesnej astronomii.

Jak poradzić sobie z tym zadaniem? Sam horyzont zdarzeń czarnej dziury nie objawia się sam. Ale można na przykład zobaczyć jego cień - jest nieco większy niż horyzont - dla nierotującej czarnej dziury, półtora raza. W tym przypadku cień jest kołem, w którym obserwator nie widzi fotonów emitowanych dalej przez czarną dziurę. Można także spróbować zobaczyć, co dzieje się na ostatniej stabilnej orbicie wokół czarnej dziury. Jej promień jest trzy razy większy od promienia horyzontu zdarzeń.

Jest oczywiste, że jest to bardzo trudne zadanie. Promień horyzontu - promień Schwarzschilda - nierotującej czarnej dziury o masie Słońca wynosi 3 km i jest proporcjonalny do masy. Tak więc, w przypadku miliarda mas Słońca - i takie BH istnieją, promień wyniesie 3 miliardy km, a to jest już rozmiat systemu słonecznego. Dla uproszczenia, wszystkie oszacowania są podane dla nierotującej czarnej dziury. W przypadku rotujących, realnych czarnych dziur, horyzont zdarzeń jest mniejszy - zależy od parametrów rotacji i nie jest sferyczny. Pozostałe parametry również są nieco inne.

W przeważającej większości czarnych dziur zadanie "fotografowania" jej najbliższego otoczenia jest beznadziejne. Na przykład kąt, pod którym widoczny jest horyzont pierwszej odkrytej czarnej dziury Cygnus X-1, wynosi około 10ᶺ(-15) radianów lub 10ᶺ (-10) sekund kątowych. Ale są i nie tak beznadziejne przypadki.

Promień horyzontu jest proporcjonalny do masy, a nie do jej pierwiastka sześciennego, jak dla zwykłych ciał. Rekord w rozmiarze kątowym dzielą dwa obiekty o ogromnej masie. Pierwsza to centralna czarna dziura w naszej galaktyce - 4,14 miliona mas Słońca. Promień jej horyzontu zdarzeń jest widoczny pod kątem 0,5 × 10ᶺ(-10) radianów lub 10 mikrosekund kątowych. Prawie tym samym kątem można zaobserwować supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki M87, która znajduje się w najbliższej dużej gromadzie galaktyk w gwiazdozbiorze Panny. Do niej jest około 2000 razy dalej, ale jej masa wynosi około 2000 razy więcej - około 10 miliardów mas Słońca.

Granica rozdzielczości istniejących teleskopów optycznych jest tysiąc razy gorsza od podanej wartości. Radiointerferometry mają lepszą rozdzielczość: jeśli odległość między antenami jest zbliżona do wielkości Ziemi, to przy długości fali kilku centymetrów rozdzielczość będzie wynosić 10ᶺ(-8), czyli rzędu milisekundy kątowej. Jeszcze trochę mało. Jeśli wyprowadzisz jedną z anten daleko w przestrzeń kosmiczną, wtedy rozdzielczość staje się wystarczająca, aby zobaczyć cienie dwóch czarnych dziur wymienionych powyżej.

Dotyczy to eksperymentów „Radioastrona”, który już dostarczył mapy wielu obiektów o rekordowej rozdzielczości, w szczególności mapy dżetów emitowanych przez supermasywną czarną dziurę w galaktyce M87. Rozddzielczość „Radioastrona” powinna wystarczyć, aby zobaczyć pożądany cień. Ale istnieje inny problem: otoczenie czarnej dziury w M87 jest nieprzejrzyste dla fal radiowych, na których działa „Radioastron”. W polu magnetycznym znajduje się zbyt wiele wysokoenergetycznych elektronów, które pochłaniają fale radiowe, jest to tak zwany efekt samoabsorbowania synchrotronowego. Było to z góry jasne, obserwacje rdzenia M87 potwierdziły ten fakt. I „Radioastron” widzi tylko zewnętrzną "fotosferę" jądra M87.

Aby przeniknąć głębiej, potrzebne są krótsze fale - efekt synchrotronowej samoabsorpcj szybko maleje wraz ze zmniejszaniem długości fali. I pod tym względem główne nadzieje wiążą się z projektem EHT (Event Horizon Telescope), globalnym interferometrem z wieloma antenami działającymi w zakresie submilimetrowym, o którym była notka.

Pasmo submilimetrowe jest bardziej skomplikowane dla interferometrii niż centymetrowe. Potrzebne są ultraprecyzyjne, ultrastabilne zegary i ogromne ilości przetwarzanych informacji np. setki procesorów, czy sieć 40 Gbit/s. Takie możliwości pojawiły się dopiero w niedawno. Rozdzielczość kątowa globalnego interferometru w paśmie submilimetrowym wynosi około dziesięć mikrosekund, co wystarcza aby zbliżyć się do horyzontu zdarzeń dwóch wspomnianych czarnych dziur. Pierwsze wyniki mają podobno pojawić się w 2019 roku.

Może to dotyczyć projektu kosmicznego teleskopu „Milimetron”, który miał pracować także jako interferometr z bazami „Ziemia – Kosmos”. Jednak projekt jego realizacji, jak podał niedawno v- prezydent Rosyjskiej Akademii Nauk Jurij Baleta został przeniesiony na lata 30-te tego wieku wobec informacji o braku finansowania federalnego tego celu. „Milimetron” jako następca „Radioastronu” miał prowadzić badania w zakres fal milimetrowych i w podczerwieni: na długościach od 0,02 dо 17 milimetrów. Przestawiony w tryb interferometru miał mieć fantastyczną rozdzielczość kątową.

Opublikowano: 10.11.2018 00:10. Ostatnia aktualizacja: 14.11.2018 12:10.
Autor: Zbigwie
Skomentuj Obserwuj notkę Napisz notkę Zgłoś nadużycie
NEWSY - TOP 5

O mnie

Cała Polska czyta wypociny niejakiego Seamana! "Niedawno ukazał się interesujący wpis: Grawicapy latają w kosmosie pióra znanego blogera Zbigwie, z wykształcenia fizyka". Znajdź ponad 100 moich notek na Forum Rosja-Polska. Mam bana u blogera o nicku BOSON, ktory zupełnie nie posiada kindersztuby, ale to wina jego rodziców. Poetry&Paratheatre 2010 i 2013. image free counters
Free counters

Ostatnie notki

Najpopularniejsze notki

Ostatnie komentarze

  • Czy Donald Tusk wymaga leczenia psychiatrycznego w ośrodku zamkniętym, czy tez może byc...
  • @Edward Zawadzki  Pełna zgoda!Cieszy, że Pan tez nie uważa Krzysztofa Pasierbowicza za debila!
  • Послушай слова представителя черносотенной...

Tematy w dziale Technologie