Supermassive Schwarze Löcher

Was würden Sie als letztes sehen, wenn Sie in ein Schwarzes Loch fallen?

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Im April 2019, Astronomen veröffentlichten eine tolle Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87 . Es war das Bild mit der höchsten Auflösung, das jemals von einem Schwarzen Loch aufgenommen wurde, und zeigte einen unheimlich leuchtenden, unscharfen Materialring mit einem dunklen Fleck in der Mitte. Das war nicht das Schwarze Loch selbst, aber in gewisser Weise ist es Schatten ; das größere Raumvolumen um ihn herum, in dem keine Umlaufbahn stabil ist, und sogar das Licht selbst fällt schließlich in die unendlich tiefe Grube.

Das allererste Bild des

Das allererste Bild des „Schattens“ eines supermassiven Schwarzen Lochs. Dies zeigt die Region um ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 6,5 Milliarden Sonnenmassen, die sich 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Kern der Galaxie M87 befindet. Kredit: NSF

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So cool dieses Bild auch ist, es ist aus zwei Gründen unscharf. Einer ist, dass trotz das Event-Horizon-Teleskop (wie das Array, das die Beobachtungen gemacht hat, genannt wird) die die Leistung von Teleskopen buchstäblich auf der ganzen Welt kombiniert, ist die Auflösung einfach nicht hoch genug, um viele Details zu sehen – von 55 Million Lichtjahre entfernt sieht selbst ein großes Schwarzes Loch ziemlich klein aus. Die andere ist, dass die Belichtungszeiten lang waren, sodass alle Merkmale wie Gasblobs, die um das Schwarze Loch herumwirbelten, verschwommen wurden.



Was wäre a viel Schnappschuss mit höherer Auflösung dieses Schwarzen Lochs aussehen?

Ein Team von Astronomen und Physikern hat sich entschieden, dieses Problem anzugehen . Mit Einsteins Gleichungen für die Allgemeine Relativitätstheorie, die bestimmen, wie sich Raum und Licht in der Nähe eines Schwarzen Lochs verhalten, erstellten sie eine Reihe von Bildern, um zu untersuchen, wie es aus der Ferne aussehen würde.

Die Ergebnisse sind extrem cool :

Eine Simulation, wie das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 aussehen würde, wenn es Licht um sich herum biegt. Unten: Momentaufnahmen des Lichts um das Schwarze Loch zu verschiedenen Zeiten. Oben: Eine Zusammenstellung aller zusammengefügten Snapshots.Hineinzoomen

Eine Simulation, wie das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 aussehen würde, wenn es Licht um sich herum biegt. Unten: Momentaufnahmen des Lichts um das Schwarze Loch zu verschiedenen Zeiten. Oben: Eine Zusammenstellung aller zusammengefügten Schnappschüsse, die zeigen, was das Event Horizon Telescope im historischen Bild von 2019 gesehen hat. Credit: Angepasst von Johnsonet al.

Whoa. Was bedeutet das?

Die untere Reihe von Bildern sind drei separate Schnappschüsse, die mit ihrer Simulation erstellt wurden, wobei die physikalischen Eigenschaften des Schwarzen Lochs denen des echten Schwarzen Lochs nachempfunden sind. Zum Beispiel verwendeten sie eine Masse von 6,2 Milliarden Sonnenmassen, einen Betrachtungswinkel, der unserem mit M87 entspricht, und die Menge an Material, die in einer flachen Scheibe, die Akkretionsscheibe genannt wird, um sie herum wirbelt (berechnet aus Infrarotbeobachtungen dieses Materials). Der Maßstab ist unglaublich klein; 50 μas = 50 Mikrobogensekunden, wobei eine Bogensekunde etwa der Größe eines US-Viertels über 5 Kilometer entspricht. Das ist also buchstäblich so, als würde man a . sehen Bakterium auf diesem Quartal.

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Das obere Bild zeigt eine Kombination mehrerer Schnappschüsse, um zu zeigen, was das eigentliche Event Horizon Telescope bei seiner längeren Belichtung gesehen hätte, wenn es eine unendliche Auflösung hätte. Sie erhalten einen hellen Ring, leicht asymmetrisch, von dem etwas Licht sowohl von innen als auch von außen kommt, und diese klaffende schwarze Leere in der Mitte.

Was bedeutet das?

Wäre es möglich, ein tatsächliches Bild eines Schwarzen Lochs zu erhalten, das eher dieser Simulation ähnelt? Eigentlich ja! Eine Möglichkeit wäre, Radioteleskope in den Weltraum zu starten, um die Basislinie des Arrays zu erweitern. Je weiter Ihre Teleskope voneinander entfernt sind, desto höher ist die Auflösung. Das Problem dabei ist, dass Radioteleskope groß sein müssen, im Allgemeinen Dutzende von Metern, wenn nicht mehr, und es ist nicht einfach, etwas dieser Größe in den Weltraum zu bringen. Ich frage mich, ob wir das in den nächsten Jahrzehnten schaffen werden? Vielleicht sogar einige auf dem Mond bauen, in ähnlich großen Kratern ruhen, die sie aus Stabilitätsgründen einbetten… Wenn wir könnten, würden wir Bilder erhalten, die mit der Ausgabe dieser Berechnung mithalten können.

Bis dahin können wir aber mit dem arbeiten, was wir haben, und das ist immer noch verdammt gut. Wir lernen viel darüber, was Sie sehen würden, wenn Sie in ein Schwarzes Loch fallen würden. Du würdest es nicht sehen für lang – Sie würden sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, wenn Sie so nahe kamen – und Sie wären wahrscheinlich damit beschäftigt, von der Schwerkraft und den Gezeiten in Stücke gerissen und sowieso von der energiereichen Strahlung gebraten zu werden. Aber trotzdem ziemlich cool.



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