In Aibreán na bliana 2017, dhírigh gach ceann de na 8 n-eagar teileascóp / teileascóp a bhaineann leis an Teileascóp Imeacht Horizon ar Messier 87. Seo an chuma atá ar pholl dubh sármhaith, agus tá léaslíne na hócáide le feiceáil go soiléir. (COLLABORATION TELESCOPE HENTI HORIZON ET AL.)

Tá Poill Dubha Fíor agus iontach, Agus Mar sin a bhFuil a n-Imeachtaí

Tá an chéad íomhá de Horizon Imeachta anseo. Seo a chiallaíonn sé.

Ní hé an éagsúlacht ach spíosra an tsaoil, ach iarmhairt nádúrtha a bhaineann le maireachtáil inár Cruinne. Cruthaíonn imtharraingt, ag cloí leis na dlíthe uilíocha céanna ar gach scálaí, cnuasaigh agus braislí ábhair i sraith ollmhór teaglaim, ó scamaill dhona gháis go réaltaí ollmhóra, iad uile bailithe le chéile i réaltraí, braislí, agus gréasán mór cosmaí.

Ónár bpeirspictíocht ar an Domhan, tá méid ollmhór le tabhairt faoi deara. Mar sin féin, ní féidir linn é a fheiceáil ar fad. Nuair a fhaigheann na réaltaí is mó bás, déantar poill dhubha dá gcorp. Leis an oiread sin maise i méid chomh beag spáis, ní féidir le haon rud - gan aon chomharthaí d’aon chineál - a fháil amach. Is féidir linn an t-ábhar agus an solas a astaítear timpeall na bpoll dubh seo a bhrath, ach laistigh de léaslíne na hócáide, ní éalaíonn aon rud. I scéal rathúlachta dochreidte don eolaíocht, táimid díreach tar éis léaslíne imeachta a shamhlú den chéad uair. Seo an méid a chonaic muid, conas a rinneamar é, agus a bhfuil foghlamtha againn.

Tá an dara poll dubh is mó mar a fheictear ón Domhan é, an ceann i lár an réaltra M87, thart ar 1000 uair níos mó ná poll dubh Bhealach na Bó Finne, ach tá sé os cionn 2000 uair níos faide i gcéin. Tá an scaird choibhneasta a thagann óna chroílár lárnach ar cheann de na cinn is mó, is imbhuailte a breathnaíodh riamh. Seo an réaltra a thaispeánann dúinn ár gcéad léaslíne imeachta, riamh. (ESA / HUBBLE AGUS NASA)

Cad a chonaic muid? Tá an méid a fheiceann tú ag brath ar an áit a fhéachann tú agus ar an gcaoi a ndéanann tú do bhreathnóireacht. Más mian linn léaslíne imeachta a fheiceáil, ba é an geall is fearr a bhí againn ná féachaint ar an bpoll dubh a bheadh ​​le feiceáil is mó ónár bpeirspictíocht ar an Domhan. Ciallaíonn sé sin go gcaithfidh sé an cóimheas is mó de mhéid fisiceach iarbhír a bheith aige chomh fada uainn. Cé go bhféadfadh go mbeadh oiread agus billiún poill dhubh inár réaltra féin, tá an ceann is ollmhór ar a bhfuil eolas againn - go dtí seo - suite timpeall 25,000 solasbhliain ar shiúl: i lár réaltra Bhealach na Bó Finne.

Is é seo an poll dubh is mó, i dtéarmaí mhéid uilleach a léaslíne imeachta, atá le feiceáil ón Domhan, le mais mheasta 4 mhilliún Gréine. Tá an dara ceann is mó i bhfad i gcéin ach i bhfad, i bhfad níos mó: an poll dubh i lár an M87. Meastar go bhfuil an poll dubh seo 60 milliún solasbhliain i bhfad i gcéin, ach meastar go bhfuil sé ag 6.6 billiún Suns measta.

Nochtann Teileascóp Event Horizon gnéithe na spéire imeachta féin, scáthchruth i gcoinne chúlra na n-astaíochtaí raidió ón taobh thiar de, i réaltra atá thart ar 60 milliún solasbhliain ar shiúl. Is é mais an phoill dhubh i lár an M87, arna athchruthú ag an Teileascóp Imeacht Horizon, ná 6.5 billiún maiseanna gréine. (IMEACHT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION ET AL.)

Rinne an Teileascóp Imeacht Horizon iarracht léaslínte imeachta an dá cheann seo a íomháú, le torthaí measctha. Meastar ar dtús go raibh sé beagán níos mó ná a mhacasamhail M87, níl íomhá léaslíne imeachta fós ag an bpoll dubh i lár Bhealach na Bó Finne - ar a dtugtar Saighdeoir A *. Nuair a bhreathnaíonn tú ar na Cruinne, ní bhfaigheann tú a bhfuil súil agat i gcónaí; uaireanta, faigheann tú an méid a thugann sé duit. Ina áit sin, ba é poll dubh an M87 a tháinig tríd ar dtús, comhartha a bhí i bhfad níos gile agus níos glaine.

Is iontach an rud a fuaireamar amach. Is iad na picteilíní dorcha sin atá i lár na híomhá scáthchruth léaslíne na hócáide féin i ndáiríre. Tagann an solas a bhreathnaímid ón ábhar luathaithe, téite timpeall air, a chaithfidh radaíocht leictreamaighnéadach a astú. Sa chás go bhfuil an t-ábhar ann, astaíonn sé tonnta raidió, agus is é an ciorcal dorcha a fheicimid áit a gcuireann léaslíne na hócáide bac ar na tonnta raidió cúlra.

Íomhá ilchodach X-gha / Infridhearg den pholl dubh i lár ár réaltra: Saighdeoir A *. Tá mais de thart ar cheithre mhilliún Gréine aige, agus faightear timpeall air le gás astaithe X-gha te. (X-RAY: NASA / UMASS / D.WANG ET AL., IR: NASA / STSCI)

Maidir leis an M87, chonaiceamar gach rud a bhféadfaimis a bheith ag súil leis. Maidir le Saighdeoir A *, ní raibh an t-ádh dearg orainn.

Nuair a fhéachann tú ar pholl dubh, is é an rud atá tú ag iarraidh a fheiceáil ná an solas raidió cúlra a bhaineann leis an mais ollmhór ag lár réaltra, áit a suíonn léaslíne imeachta an phoill dhubh féin i tulra chuid den solas, ag nochtadh scáthchruth . Éilíonn sé seo trí rud a chur in oiriúint duit uile:

  1. Caithfidh an taifeach ceart a bheith agat, rud a chiallaíonn go gcaithfidh do theileascóp (nó eagar teileascóp) an réad a bhfuil tú ag breathnú air a fheiceáil mar níos mó ná picteilín amháin.
  2. Teastaíonn réaltra uait atá ard ó thaobh raidió de, rud a chiallaíonn go n-astaíonn sé cúlra raidió atá láidir go leor le seasamh amach i gcoinne scáthchruth léaslíne na hócáide.
  3. Agus réaltra ag teastáil uait atá trédhearcach ó thaobh raidió de, rud a chiallaíonn gur féidir leat an bealach ar fad a fheiceáil go dtí an poll dubh gan a bheith trína chéile ag comharthaí raidió tulra.
Taispeántar an dara poll dubh is mó mar a fheictear ón Domhan é, an ceann i lár an réaltra M87, i dtrí radharc anseo. Ag an mbarr tá optúil ó Hubble, ar an taobh clé tá raidió ó NRAO, agus ar thaobh na láimhe deise tá X-gha ó Chandra. In ainneoin a mais 6.6 billiún Suns, tá sé níos mó ná 2000 uair níos faide i gcéin ná Saighdeoir A *. Rinne Teileascóp Imeacht Horizon iarracht féachaint ar a pholl dubh sa raidió, agus d’éirigh leis, áit nach raibh a dhearcadh ar Saighdeoir A *. (BARR, ROGHNACH, TEILIFÍS SPÁS HUBBLE / NASA / WIKISKY; LOWER LEFT, RADIO, NRAO / FÍOR LRAGE ARRAY (VLA); CEART IS ÍOSA, X-RAY, NASA / TANDESCOPE X-RAY X-RAY)

Chonaiceamar astuithe fada ó thimpeall dubh go leor uaireanta i go leor tonnfhaid solais, lena n-áirítear sa chuid raidió den speictream. Cé go bhféadfadh M87 na trí chritéar riachtanacha go léir a chomhlíonadh, ní raibh cóimheas comhartha-go-torann leordhóthanach ag an bpoll dubh i lár ár réaltra féin chun íomhá a chruthú, b’fhéidir mar gheall ar na leibhéil déine radaíochta i bhfad níos ísle. Ró-olc, mar ba bhreá linn íomhá níos fearr den dara poll dubh, agus an ceann is mó, de réir méid uilleach, i spéir an Domhain. Faighimid an Cruinne atá againn, áfach, ní an ceann a bhfuil súil againn léi.

Tá an tríú poll dubh is mó mar a fheictear ón Domhan é i lár an réaltra i bhfad i gcéin NGC 1277. Cé go bhfuil an rún ceart ag an Teileascóp Horizon Event é a fheiceáil, is réaltra raidió-chiúin é, agus mar sin níl go leor cúlra raidió ann an scáthchruth a fheiceáil. Tá an ceathrú poll dubh is mó cóngarach dó, i lár Andraiméide, ach tá ár rún, fiú amháin leis an Teileascóp Event Horizon, ró-íseal chun féachaint air.

Radharc ar na teileascóip agus eagair teileascóp éagsúla a chuireann le cumais íomháithe Teileascóp Imeacht Horizon ó cheann de leathsféar an Domhain. Chuir na sonraí a tógadh ó 2011 go 2017, agus go háirithe in 2017, ar ár gcumas íomhá de léaslíne imeachta poll dubh a thógáil den chéad uair. (APEX, IRAM, G. NARAYANAN, J. MCMAHON, JCMT / JAC, S. HOSTLER, D. HARVEY, ESO / C. MALIN)

Conas a chonaic muid é? Seo cineál na coda is suntasaí. Teastaíonn dhá ghné dhifriúla de na sonraí a bhailíonn sé chun an tairseach chriticiúil a thrasnú le Teileascóp Horizon Imeachta, cosúil le haon teileascóp.

  1. Caithfidh sé go leor solais a bhailiú chun idirdhealú a dhéanamh idir comhartha ó thorann, réigiúin ard-raidió ó réigiúin raidió-chiúin, agus an réigiún timpeall ar an bpoll dubh ón gcuid eile den timpeallacht timpeall an ionaid réaltrach.
  2. Caithfidh sé taifeach ard go leor a bhaint amach ionas gur féidir na sonraí beachta a aimsiú ag a suíomh ceart uilleach sa spás.

Teastaíonn an dá rud sin uainn chun sonraí aon rud réalteolaíoch, poll dubh san áireamh, a athchruthú. Bhí dúshlán ollmhór le sárú ag an Teileascóp Horizon Imeachta d’fhonn íomhá d’aon pholl dubh a fháil ar chor ar bith, mar gheall ar chomh tanaí agus atá a mhéid uilleach.

Is é an poll dubh atá i lár ár Slí Bó Finne, insamhalta anseo, an ceann is mó a fheictear ó pheirspictíocht an Domhain. Tháinig an Teileascóp Imeacht Horizon díreach amach, níos luaithe inniu (10 Aibreán, 2019), lena gcéad íomhá ar an gcuma atá ar léaslíne imeachta aon pholl dubh. Tá na cóimheasa a thuar siad ag teoiric ghinearálta na Relativity agus mais an phoill dhubh féin ag méid léaslíne na hócáide (bán) agus méid an réigiúin gan solas (dubh). (UTE KRAUS, GRÚPA OIDEACHAIS FHISIC KRAUS, UNIVERSITÄT HILDESHEIM; CÚLRA: AXEL MELLINGER)

Toisc go luasghéaraítear na réigiúin timpeall ar phoill dhubha ar luas chomh mór sin, gineann an t-ábhar iontu - déanta suas de cháithníní luchtaithe - réimsí maighnéadacha láidre. Nuair a ghluaiseann cáithnín luchtaithe i réimse maighnéadach, astaíonn sé radaíocht, agus sin an áit as a dtagann na comharthaí raidió. Is leor fiú teileascóp raidió measartha meánmhéide, nach bhfuil ach cúpla méadar ar trastomhas, chun an comhartha a phiocadh suas. Maidir le cumhacht bailithe solais, tá sé furasta go leor an comhartha a bhreathnú thar an torann.

Ach tá an rún thar a bheith dúshlánach. Tá sé ag brath ar líon na dtonnta solais is féidir a fheistiú ar fud trastomhas do theileascóp. Chun an poll beag bídeach dubh i lár ár réaltra a fheiceáil, bheadh ​​teileascóp optúil ag teastáil uainn le trastomhas 5,000 méadar; sa raidió, áit a bhfuil tonnta i bhfad níos faide, bheadh ​​trastomhas timpeall 12,000,000 méadar ag teastáil uainn!

Sonraíonn an t-infographic seo suíomhanna na dteileascóip rannpháirteacha den Teileascóp Horizon Imeachta (EHT) agus an Eagar Domhanda mm-VLBI (GMVA). Den chéad uair riamh, rinne sé scáth scáth léaslíne na hócáide de pholl dubh sármhaith a shamhlú. (ESO / O. FURTAK)

Sin an fáth go bhfuil an Teileascóp Imeacht Horizon chomh cumhachtach agus chomh cliste. Tugtar Interferometry Bunlíne an-fhada (VLBI) ar an teicníc a úsáideann sé, a thógann go bunúsach dhá theileascóp nó níos mó a fhéadann na cineálacha céanna breathnóireachtaí a dhéanamh ó dhá shuíomh ar leith, agus iad a ghlasáil le chéile.

Trí bhreathnuithe comhuaineacha a dhéanamh, ní bhfaigheann tú ach cumhacht bailithe solais na miasa aonair curtha le chéile, ach faigheann tú réiteach an fhaid idir na miasa. Trí thrastomhas an Domhain a chuimsiú le go leor teileascóip éagsúla (nó eagair teileascóp) ag an am céanna, bhíomar in ann na sonraí a fháil a bhí riachtanach chun léaslíne na hócáide a réiteach.

Ba é an méid cumhachta ríomhaireachta agus luas scríbhneoireachta sonraí an fachtóir teorannaithe i staidéir cosúil le EHT. Thosaigh Proto-EHT i 2007, agus ní raibh sé in ann aon chuid den eolaíocht atá á déanamh aici inniu a dhéanamh. Seo pictiúr ó chaint leis an eolaí EHT Avery Broderick. (INSTITIÚID PERIMETER)

Bhí na rátaí sonraí dochreidte:

  • Déanann sé tonn a thaifeadadh ag minicíocht a fhreagraíonn do 230 billiún breathnóireacht in aghaidh an tsoicind.
  • Is ionann sin agus 8 GB in aghaidh an tsoicind ag gach stáisiún.
  • Le 8 stáisiún de theileascóip / eagair teileascóp, faigheann 225 TB sonraí duit uair an chloig de bhreathnóireachtaí leanúnacha.
  • Ar feadh rith breathnóireachta 1 seachtaine, oibríonn sé sin amach go 27 PB (petabytes) sonraí!

Gach ceann le haghaidh íomhá amháin de pholl dubh. Tar éis na modúil sonraí don M87 a thabhairt le chéile, bhí 5 PB d’amhshonraí ann le bheith ag obair leo!

Eagar milliméadar mór / fo-mhillimetre Atacama, mar atá sa ghrianghraf leis na scamaill Magellanic lasnairde. Cuidíonn líon mór miasa atá gar dá chéile, mar chuid de ALMA, le go leor de na híomhánna is mionsonraithe a chruthú i gceantair, agus cuidíonn líon níos lú miasa níos faide i gcéin le sonraí a chur sna háiteanna is gile. Nuair a cuireadh ALMA leis an Teileascóp Imeacht Horizon ba mheabhair a chruthaigh íomhá de léaslíne na hócáide. (ESO / C. MALIN)

Mar sin, cad a d’fhoghlaimíomar? Bhuel, tá dornán rudaí atá foghlamtha againn, agus beidh go leor scéalta ann faoi na sonraí agus na nuances éagsúla a thiocfaidh amach sna laethanta agus seachtainí amach romhainn. Ach tá ceithre beir leat beir leat mór ar chóir go mbeadh duine ar bith in ann meas a bheith acu orthu.

Ar dtús agus is tábhachtaí fós, tá poill dhubha ann i ndáiríre! Tá daoine tar éis gach cineál scéimeanna agus cásanna aisteach a chur le chéile chun iad a sheachaint, ach ba cheart go gcuirfeadh an chéad íomhá dhíreach de léaslíne imeachta na hamhrais sin go léir chun sosa. Ní amháin go bhfuil an fhianaise indíreach go léir againn ó LIGO, tomhais imtharraingthe ar fhithis timpeall an ionaid réaltrach, agus na sonraí ó binaries X-gha, ach tá íomhá againn anois de léaslíne na hócáide go díreach.

Sa dara háit agus beagnach mar mheon aigne, bhuaigh Gaolmhaireacht Ghinearálta arís! Thuar teoiric Einstein go mbeadh léaslíne na hócáide sféarúil, seachas oblate nó scoite, agus go mbeadh an réigiún gan radaíocht de mhéid áirithe bunaithe ar mhais thomhaiste an phoill dhubh. Taispeánann an fithis chiorclach cobhsaí is istigh, atá tuartha ag General Relativity, na fótóin gheal is iad na daoine is deireanaí a éalóidh ó tharraingt imtharraingthe an phoill dhubh.

Arís eile, tháinig Gaolmhaireacht Ghinearálta, fiú nuair a bhí sé faoi réir tástála nua, gan chosaint!

Insamhaltaí ar an gcaoi a bhfeicfear an poll dubh i lár Bhealach na Bó Finne don Teileascóp Imeacht Horizon, ag brath ar a threoshuíomh i gcoibhneas linn. Glacann na insamhaltaí seo leis an léaslíne imeachta, go bhfuil na cothromóidí a rialaíonn coibhneas bailí, agus gur chuir muid na paraiméadair cheart i bhfeidhm ar ár gcóras spéise. Tabhair faoi deara gur insamhaltaí iad seo atá 10 mbliana d’aois cheana féin, ag dul siar go 2009. Wow, an raibh siad go maith! (AG TÓGÁIL HORIZON IMEACHTA: SUBMM-VLBI DE HOLE DUBH SUPER MASSIVE, S. DOELEMAN ET AL.)

Ar an tríú dul síos, d’fhoghlaimíomar go raibh ár n-insamhaltaí chun a thuar cén chuma ar chóir a bheith sna hastaíochtaí raidió timpeall an phoill dhubh i ndáiríre! Cuireann sé seo in iúl dúinn ní amháin go dtuigeann muid na timpeallachtaí timpeall ar phoill dhubha go han-mhaith, ach go dtuigeann muid dinimic an ábhair agus an gháis a théann timpeall air. Éacht iontach iontach é sin!

Agus sa cheathrú háit, d’fhoghlaimíomar go bhfuil mais an phoill dhubh a fuaireamar ó bhreathnóireachtaí imtharraingthe ceart, agus go bhfuil mais an phoill dhubh a fuaireamar ó bhreathnóireachtaí X-gha ró-íseal go córasach. Maidir le M87, bhí difríocht idir na meastacháin seo agus fachtóir 2; i gcás Saighdeoir A *, bhí difríocht idir iad agus fachtóir 1.5.

Tá a fhios againn anois gurb é domhantarraingt an bealach le dul, toisc go n-aontaíonn na meastacháin mais gréine 6.6 billiún ó dhomhantarraingt an M87 go hiontach le conclúid mais gréine 6.5 billiún Teileascóp Horizon Event. Tá ár mbreathnuithe X-gha, go deimhin, claonta i dtreo luachanna atá ró-íseal.

Braitheadh ​​slew mór réaltaí in aice leis an bpoll dubh sármhaith ag croílár Bhealach na Bó Finne. Is féidir a bhfithis a rianú laistigh de chúpla solasbhliain ó Saighdeoir A *, nuair a bhreathnaítear orthu san infridhearg, rud a chuireann ar ár gcumas mais a athchruthú don pholl lárnach dubh. Baineadh úsáid as modhanna comhchosúla, ach níos casta, chun mais imtharraingthe an phoill dhubh in M87 a athchruthú. Tríd an bpoll dubh lárnach a réiteach go díreach i M87, bhíomar in ann a dhearbhú go bhfuil na maiseanna a fuarthas ó imtharraingt comhoiriúnach le méid iarbhír léaslíne na hócáide, cé nach ndéanann na breathnuithe X-gha. (S. SAKAI / A. GHEZ / WM KECK OBSERVATORY / UCLA GALACTIC CENTRE GROUP)

Beidh níos mó rudaí le foghlaim agus muid ag leanúint ar aghaidh ag déanamh eolaíochta leis an Teileascóp Imeacht Horizon. Is féidir linn a fháil amach cén fáth a bhfuil poill dhubha ag lasadh, agus an bhfuil gnéithe neamhbhuana ann a thaispeántar sa diosca breisiúcháin, cosúil le blobhanna te. Is féidir linn a fháil amach an mbogann suíomh poll dubh lárnach le himeacht ama, rud a ligeann dúinn tátal a bhaint as go bhfuil poill dhubha níos lú dofheicthe go dtí seo in aice leis na cinn lárnacha lárnacha. Is féidir linn foghlaim, agus muid ag bailiú níos mó poill dhubha, cibé an bhfuil na maiseanna a thugaimid le haghaidh poill dhubha óna n-éifeachtaí imtharraingthe nó óna n-astaíochtaí X-gha, claonta go huilíoch nó nach bhfuil. Agus is féidir linn a fháil amach an bhfuil ailíniú uilíoch ag dioscaí fabhraithe lena réaltraí óstacha nó nach bhfuil.

Is féidir le treoshuíomh an diosca breisiúcháin mar aghaidh-ar-aghaidh (dhá phainéal ar chlé) nó ar imeall (dhá phainéal ar dheis) athrú mór a dhéanamh ar an gcaoi a bhfeictear dúinn an poll dubh. Níl a fhios againn an bhfuil ailíniú uilíoch nó tacar ailínithe randamacha idir poill dhubha agus dioscaí fabhraithe go fóill. ('TOWARD THE EVENT HORIZON - THE SUPERMASSIVE DUBH HOLE IN THE GALACTIC CENTRE', AICM. QUANTUM GRAV., FALCKE & MARKOFF (2013))

Ní féidir linn na freagraí seo a bheith ar eolas againn ach ár gcéad torthaí, ach níl anseo ach an tús. Tá cónaí orainn anois i ndomhan inar féidir linn léaslínte imeachta poill dhubha a íomháú go díreach. Tá a fhios againn go bhfuil poill dhubha ann; tá a fhios againn go bhfuil léaslínte imeachta fíor; tá a fhios againn go bhfuil teoiric domhantarraingthe Einstein dearbhaithe anois ar bhealach go hiomlán gan fasach. Agus tá amhras ar bith ann anois gur poill dhubha iad na behemoths supermassive ag lár réaltraí i ndáiríre.

Tá poill dhubh fíor, agus tá siad iontach. Sa chuid raidió den speictream ar a laghad, a bhuí le gnóthachtáil dochreidte an Teileascóp Imeacht Horizon, táimid á fheiceáil mar nach raibh riamh cheana.

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.