Tin tức Vũ trụ TV

Đội lỗ đen phát hiện ra đường dẫn đến hình ảnh lỗ đen sắc như dao cạo

Ngày:
Th3 19, 2020
Tóm lược:

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã công bố các tính toán mới dự đoán một cấu trúc nổi bật và phức tạp trong các hình ảnh lỗ đen từ sự uốn cong ánh sáng cực kỳ hấp dẫn.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Hình ảnh của một lỗ đen có một vòng phát xạ sáng bao quanh một "cái bóng" được tạo bởi lỗ đen. Vòng này bao gồm một chuỗi các chuỗi con ngày càng sắc nét tương ứng với số lượng quỹ đạo mà các photon lấy xung quanh lỗ đen trước khi đến được người quan sát.
Hình ảnh của một lỗ đen có một vòng phát xạ sáng bao quanh một “cái bóng” được tạo bởi lỗ đen. Vòng này bao gồm một chuỗi các chuỗi con ngày càng sắc nét tương ứng với số lượng quỹ đạo mà các photon lấy xung quanh lỗ đen trước khi đến được người quan sát.

Tháng 4 năm ngoái, Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (EHT) đã gây ra sự phấn khích quốc tế khi công bố hình ảnh đầu tiên về một lỗ đen. Hôm nay, một nhóm các nhà nghiên cứu đã công bố các tính toán mới dự đoán một cấu trúc nổi bật và phức tạp trong các hình ảnh lỗ đen từ sự uốn cong ánh sáng cực kỳ hấp dẫn.

“Hình ảnh của một lỗ đen thực sự chứa một loạt các vòng lồng nhau”, Michael Johnson của Trung tâm Vật lý thiên văn | Harvard và Smithsonian (CfA). “Mỗi vòng liên tiếp có cùng đường kính nhưng ngày càng sắc nét hơn vì ánh sáng của nó quay quanh lỗ đen nhiều lần hơn trước khi đến với người quan sát. Với hình ảnh EHT hiện tại, chúng ta đã thoáng thấy sự phức tạp đầy đủ sẽ xuất hiện trong hình ảnh của bất kỳ lỗ đen nào. “

Bởi vì các lỗ đen bẫy bất kỳ photon nào đi qua chân trời sự kiện của chúng, chúng tạo ra một bóng trên phát xạ xung quanh sáng của chúng từ khí nóng. Một “vòng photon” bao quanh bóng tối này được tạo ra từ ánh sáng tập trung bởi lực hấp dẫn mạnh gần lỗ đen. Vòng photon này mang dấu vân tay của lỗ đen – kích thước và hình dạng của nó mã hóa khối lượng và xoay hoặc “quay” của lỗ đen. Với hình ảnh EHT, các nhà nghiên cứu lỗ đen có một công cụ mới để nghiên cứu những vật thể phi thường này.

“Đây là một thời gian cực kỳ thú vị để suy nghĩ về vật lý của các lỗ đen”, Daniel Kapec từ Viện nghiên cứu nâng cao cho biết. “Thuyết tương đối rộng của Einstein đưa ra một số dự đoán nổi bật cho các loại quan sát cuối cùng đã đến trong tầm tay, và tôi nghĩ rằng chúng ta có thể mong đợi rất nhiều tiến bộ trong những năm tới. Là một nhà lý thuyết, tôi tìm thấy sự hội tụ nhanh chóng giữa lý thuyết và thí nghiệm đặc biệt bổ ích, và tôi hy vọng chúng ta có thể tiếp tục cô lập và quan sát các dự đoán phổ quát hơn về thuyết tương đối rộng khi các thí nghiệm này trở nên nhạy cảm hơn. “

Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà thiên văn học quan sát, các nhà vật lý lý thuyết và các nhà vật lý thiên văn.

“Kết hợp các chuyên gia từ các lĩnh vực khác nhau cho phép chúng tôi thực sự kết nối sự hiểu biết lý thuyết về vòng photon với những gì có thể với sự quan sát”, George Wong, một sinh viên tốt nghiệp vật lý tại Đại học Illinois tại Urbana-Champaign lưu ý. Wong đã phát triển phần mềm để tạo ra các hình ảnh lỗ đen mô phỏng ở độ phân giải cao hơn so với trước đây đã được tính toán và để phân tách chúng thành loạt hình ảnh phụ được dự đoán. “Những gì bắt đầu như các tính toán giấy bút chì cổ điển đã thúc đẩy chúng tôi đẩy các mô phỏng của mình lên các giới hạn mới.”

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng cấu trúc hình ảnh của lỗ đen tạo ra những khả năng mới để quan sát các lỗ đen. Johnson nói: “Điều thực sự làm chúng tôi ngạc nhiên là trong khi các dây con lồng nhau hầu như không thể nhìn thấy bằng mắt thường trên hình ảnh – thậm chí là hình ảnh hoàn hảo – chúng là tín hiệu mạnh mẽ và rõ ràng cho các mảng của kính viễn vọng gọi là giao thoa kế. Mặc dù chụp ảnh lỗ đen thông thường cần nhiều kính viễn vọng phân tán nhưng các dây con hoàn hảo để nghiên cứu chỉ sử dụng hai kính viễn vọng cách nhau rất xa. Thêm một kính viễn vọng không gian vào EHT là đủ.”

“Vật lý lỗ đen luôn là một chủ đề đẹp với ý nghĩa lý thuyết sâu sắc nhưng giờ đây nó cũng đã trở thành một môn khoa học thực nghiệm”, Alex Lupsasca từ Hiệp hội nghiên cứu sinh Harvard nói. “Là một nhà lý thuyết, tôi rất vui mừng khi cuối cùng cũng lượm lặt được dữ liệu thực về những vật thể mà chúng ta đã suy nghĩ trừu tượng từ rất lâu.”


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện nghiên cứu nâng cao . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Michael D. Johnson, Alexandru Lupsasca, Andrew Strominger, George N. Wong, Shahar Hadar, Daniel Kapec, Ramesh Narayan, Andrew Chael, Charles F. Gammie, Peter Galison, Daniel CM Palumbo, Sheperd S. Doeleman, Lindy Blackburn, Maciek Wielgus , Đaminh W. Pesce, Joseph R. Farah và James M. Moran. Chữ ký giao thoa phổ của vòng photon của lỗ đen . Những tiến bộ khoa học , 2020 DOI: 10.1126 / sciadv.aaz1310

Bài viết liên quan

Bài viết khác