Ραδιοπαρατηρητήρια παρήγαγαν τις πρώτες άμεσες εικόνες μιας μαύρης τρύπας
https://scientificallytalking.com/radio-observatories-produced-the-first-direct-images-of-a-black-hole/
Μια διεθνής ομάδα άνω των 200 αστρονόμων, έχει καταγράψει τις πρώτες
άμεσες εικόνες μιας μαύρης τρύπας. Έχουν καταφέρει αυτό το αξιοσημείωτο
επίτευγμα,
συντονίζοντας τη δύναμη οκτώ μεγάλων ραδιο παρατηρητηρίων σε τέσσερις
ηπείρους, για να δουλέψουν μαζί ως ένα εικονικό τηλεσκόπιο στο μέγεθος
της Γης.
Σε μια σειρά επιστημονικών άρθρων τα οποία δημοσιεύθηκαν σήμερα σε ένα
ειδικό τεύχος της επιστημονικής επιθεώρησης Astrophysical Journal
Letters, οι αστρονόμοι
αποκάλυψαν τέσσερις εικόνες της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας στο καρδιά του
Messier 87 ή M87, ενός γαλαξία μέσα στο σύμπλεγμα γαλαξιών Παρθένος, 55
εκατομμύρια
έτη φωτός από τη Γη.
Και οι τέσσερις εικόνες δείχνουν μια κεντρική σκοτεινή περιοχή που
περιβάλλεται από ένα δαχτυλίδι φωτός που εμφανίζεται φωτεινότερο στη μία
πλευρά από
την άλλη.
Ο Albert Einstein, στη θεωρία της γενικής σχετικότητας, προέβλεψε την
ύπαρξη μαύρων οπών, με τη μορφή άπειρων πυκνών, συμπαγών περιοχών στο
διάστημα, όπου
η βαρύτητα είναι τόσο ακραία ώστε τίποτα, ούτε το φως, μπορεί να ξεφύγει
από την έλξη.
Εξ ορισμού, οι μαύρες τρύπες είναι αόρατες. Αλλά αν μια μαύρη τρύπα
περιβάλλεται από υλικό που εκπέμπει φως όπως το πλάσμα, οι εξισώσεις του
Αϊνστάιν προβλέπουν
ότι ένα μέρος αυτού του υλικού θα πρέπει να δημιουργήσει μια “σκιά” ή
περίγραμμα της μαύρης τρύπας και των ορίων της, γνωστή και ως ορίζοντας
γεγονότων.
Με βάση τις νέες εικόνες του M87, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι βλέπουν τη
“σκιά” της μαύρης τρύπας για πρώτη φορά, με τη μορφή της σκοτεινής
περιοχής στο
κέντρο κάθε εικόνας.
Η σχετικότητα προβλέπει ότι το τεράστιο πεδίο βαρύτητας θα προκαλέσει
κάμψη του φωτός γύρω από τη μαύρη τρύπα, σχηματίζοντας ένα φωτεινό
δακτύλιο γύρω
της, προκαλώντας επίσης την περιστροφή του υλικού γύρω από το
αντικείμενο με ταχύτητες κοντά στη ταχύτητα του φωτός.
Ο φωτεινός δακτύλιος στις νέες εικόνες προσφέρει οπτική επιβεβαίωση
αυτών των αποτελεσμάτων: Το υλικό που κατευθύνεται προς τον ορίζοντα
γεγονότων καθώς
περιστρέφεται γύρω φαίνεται πιο φωτεινό από την μια πλευρά.
Από αυτές τις εικόνες, οι θεωρητικοί στην ομάδα έχουν καθορίσει ότι η
μαύρη τρύπα έχει μάζα περίπου 6,5 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του
ήλιου. Μικρές
διαφορές μεταξύ καθεμιάς από τις τέσσερις εικόνες υποδηλώνουν ότι το
υλικό περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα με ταχύτητες κοντά στη
ταχύτητα του φωτός.
Οι εικόνες συλλέχθηκαν από το Event Horizon Telescope ή το EHT, μια
πλατφόρμα που περιλαμβάνει οκτώ ραδιοτηλεσκόπια, όπου το καθένα από αυτά
βρίσκεται
σε απομακρυσμένο περιβάλλον υψηλού υψόμετρου, συμπεριλαμβανομένων των
κορυφών της Χαβάης, της Σιέρα Νεβάδα της Ισπανίας, της Χιλιανής ερήμου
και της Ανταρκτικής.
Σε οποιαδήποτε δεδομένη ημέρα, κάθε τηλεσκόπιο λειτουργεί ανεξάρτητα,
παρατηρώντας αστροφυσικά αντικείμενα που εκπέμπουν εξασθενημένα
ραδιοκύματα. Ωστόσο,
μια μαύρη τρύπα είναι απείρως μικρότερη και πιο σκούρα από οποιαδήποτε
άλλη ραδιοφωνική πηγή στον ουρανό. Για να το δούμε ξεκάθαρα, οι
αστρονόμοι πρέπει
να χρησιμοποιήσουν πολύ μικρά μήκη κύματος – στην περίπτωση αυτή, 1,3
χιλιοστά – που μπορούν να “κοιτάξουν” ανάμεσα στο αστρικό ανάμεσα σε μια
μαύρη τρύπα
καιτηΓη.
Λαμβάνοντας μια εικόνα μιας μαύρης τρύπας απαιτεί επίσης μια μεγέθυνση,
ή “γωνιακή ανάλυση”, που ισοδυναμεί με την ανάγνωση ενός κειμένου σε ένα
περιοδικό
στη Νέα Υόρκη από ένα καφέ στο πεζοδρόμιο στο Παρίσι. Η γωνιακή ανάλυση
ενός τηλεσκοπίου αυξάνεται με το μέγεθος του πιάτου υποδοχής του.
Ωστόσο, ακόμη
και τα μεγαλύτερα ραδιοτηλεσκόπια στη Γη δεν είναι σχεδόν αρκετά μεγάλα
για να δουν μια μαύρη τρύπα.
Αλλά όταν πολλαπλά ραδιοτηλεσκόπια, χωρισμένα σε πολύ μεγάλες
αποστάσεις, συγχρονίζονται και επικεντρώνονται σε μία μόνο πηγή στον
ουρανό, μπορούν να λειτουργήσουν
ως ένα πολύ μεγάλο ραδιοφωνικό πιάτο, μέσω μιας τεχνικής γνωστής ως very
long baseline interferometry ή VLBI. Η συνδυασμένη γωνιακή τους ανάλυση
ως αποτέλεσμα
μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά.
Για το EHT, τα οκτώ συμμετέχοντα τηλεσκόπια ενώθηκαν ως ένα εικονικό
ραδιοφωνικό πιάτο τόσο μεγάλο όσο η Γη, με την ικανότητα να “κοιτάζουν”
ένα αντικείμενο
έως 20 micro-arcseconds. Με μια ευτυχή σύμπτωση, πρόκειται για την
ακρίβεια που απαιτείται για να δούμε μια μαύρη τρύπα, σύμφωνα με τις
εξισώσεις του Einstein.
Στις 5 Απριλίου 2017, το EHT άρχισε να παρατηρεί τον M87. Μετά από
ανάλυση πολυάριθμων καιρικών προβλέψεων, οι αστρονόμοι εντόπισαν
τέσσερις νύχτες που
θα παρήγαγαν σαφείς συνθήκες για τα οκτώ παρατηρητήρια – μια σπάνια
ευκαιρία, κατά την οποία θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως ένα κοινό
πιάτο για να παρατηρήσουν
τη μαύρη τρύπα.
Στη ραδιοαστρονομία, τα τηλεσκόπια ανιχνεύουν ραδιοκύματα, σε συχνότητες
που καταγράφουν τα εισερχόμενα φωτόνια ως κύμα, με εύρος και φάση που
μετριέται
ως τάση. Όπως παρατηρούσαν το M87, κάθε τηλεσκόπιο λάμβανε δεδομένα με
τη μορφή τάσεων, που εκπροσωπούνταν ως ψηφιακοί αριθμοί.
Συνολικά, κάθε τηλεσκόπιο έλαβε περίπου ένα petabyte δεδομένων, ίσο με 1
εκατομμύριο gigabytes. Κάθε σταθμός κατέγραψε αυτή την τεράστια εισροή
που έφτασε
σε αρκετές μονάδες Mark6 – συσκευές καταγραφής ταχύτητας που
αναπτύχθηκαν αρχικά στο Haystack Observatory.
Μετά την ολοκλήρωση της παρατήρησης, οι αστρονόμοι σε κάθε σταθμό
συγκέντρωσαν τους σκληρούς δίσκους με τα δεδομένα τους μετέφεραν μέσω
του FedEx στο Haystack
Observatory, στη Μασαχουσέτη, και στο Ινστιτούτο Max Planck για τη
ραδιοαστρονομία στη Γερμανία. (Οι αεροπορικές μεταφορές ήταν πολύ
γρηγορότερες από τη
μετάδοση των δεδομένων ηλεκτρονικά.) Και στις δύο θέσεις, τα δεδομένα
αναπαράχθηκαν σε έναν εξειδικευμένο υπερυπολογιστή που ονομάζεται
συσχετιστής, ο
οποίος επεξεργάστηκε τα δεδομένα δύο ροές κάθε φορά.
Καθώς κάθε τηλεσκόπιο καταλαμβάνει διαφορετική θέση στο εικονικό
ραδιοφωνικό πιάτο του EHT, έχει μια ελαφρώς διαφορετική άποψη του
αντικειμένου (στην περίπτωση
αυτή, το M87). Τα δεδομένα που λαμβάνονται από δύο ξεχωριστά τηλεσκόπια
μπορούν να κωδικοποιήσουν ένα παρόμοιο σήμα της μαύρης τρύπας αλλά
επίσης να περιέχουν
θόρυβο το οποίο είναι ειδικό για τα αντίστοιχα τηλεσκόπια.
Ο συσχετιστής ευθυγραμμίζει τα δεδομένα από κάθε πιθανό ζευγάρι των οκτώ
τηλεσκοπίων του EHT. Από αυτές τις συγκρίσεις, μαθηματικά εξαλείφει το
θόρυβο
και επιλέγει το σήμα της μαύρης τρύπας. Υψηλής ακρίβειας ατομικά ρολόγια
που έχουν εγκατασταθεί σε κάθε τηλεσκόπιο κατά την εισροή των δεδομένων,
επέτρεψε
στους αναλυτές να ταιριάζουν τις ροές δεδομένων μετά το γεγονός.
Οι ομάδες τόσο στο Haystack όσο και στο Max Planck άρχισαν τότε την
επίπονη διαδικασία της “συσχέτισης” των δεδομένων, εντοπίζοντας μια
σειρά προβλημάτων
στα διάφορα τηλεσκόπια, διορθώνοντας τα και επαναλαμβάνοντας τη
συσχέτιση, μέχρι να επαληθευτούν αυστηρά τα δεδομένα. Μόνο τότε τα
δεδομένα κυκλοφόρησαν
σε τέσσερις ξεχωριστές ομάδες σε όλο τον κόσμο, με στόχο την παραγωγή
μιας εικόνας από τα δεδομένα χρησιμοποιώντας ανεξάρτητες τεχνικές.
Και οι τέσσερις ομάδες απεικόνισης είχαν προηγουμένως δοκιμάσει τους
αλγορίθμους τους σε άλλα αστροφυσικά αντικείμενα, διασφαλίζοντας ότι οι
τεχνικές τους
θα παρήγαγαν μια ακριβή οπτική αναπαράσταση των ραδιοφωνικών δεδομένων.
Όταν κυκλοφόρησαν τα αρχεία, οι αστρονόμοι έλεγξαν άμεσα τα δεδομένα
μέσω των αντίστοιχων
αλγορίθμων τους. Είναι σημαντικό ότι κάθε ομάδα το έκανε ανεξάρτητα από
τους άλλους, για να αποφύγει τυχόν ομαδική προκατάληψη στα αποτελέσματα.
________
Orasi mailing list
για την διαγραφή σας από αυτή την λίστα στείλτε email στην διεύθυνση
[email protected]
και στο θέμα γράψτε unsubscribe
Για να στείλετε ένα μήνυμα και να το διαβάσουν όλοι οι συνδρομητές της λίστας
στείλτε email στην διεύθυνση
[email protected]
διαβάστε τι συζητά αυτή η λίστα
http://hostvis.net/mailman/listinfo/orasi_hostvis.net
Για το αρχείο της λίστας
http://www.mail-archive.com/[email protected]/
Εναλλακτικό αρχείο:
http://hostvis.net/pipermail/orasi_hostvis.net/
παλαιότερο αρχίο (έως 25/06/2011)
http://www.freelists.org/archives/orasi
__________
NVDA δωρεάν αναγνώστης οθόνης ένα πρόγραμμα ανοιχτού λογισμικού
http://www.nvda-project.org/
_____________
Τα ηχογραφημένα βιβλία με φυσική φωνή που ανεβαίνουν στις βιβλιοπροτάσεις
προσφέρονται από τις βιβλιοθήκες που λειτουργούν οι φορείς των τυφλών ενώ Για
να κατεβάσετε τον σχετικό κατάλογο επισκεφθείτε το
http://www.hostvis.net/audiobooks/katalogos.zip
____________
