Այստեղ մոդելավորված մեր Կաթնային ճանապարհի կենտրոնում գտնվող սև անցքը ամենամեծն է, որը երևում է Երկրի տեսանկյունից: Event Event Horizon աստղադիտակը, այս տարի, պետք է դուրս գա իրենց առաջին պատկերով, թե ինչպիսին է այս կենտրոնական սև անցքերի իրադարձությունների հորիզոնը: Սպիտակ շրջանը ներկայացնում է սև խոռոչի Շվարցշիլդի շառավղը: (UTE KRAUS, ՖԻԶԻԿԱՅԻ ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԽՈՒՄԲ KRAUS, UNIVERSITÄT HILDESHEIM; BACKGROUND: AXEL MELLINGER)

2019-ի տարվա տարվա գիտական ​​առաջընթացը մեզ ցույց կտա սև անցքի իրադարձության հորիզոնը

Դա կլինի Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության առավել ծայրահեղ փորձությունը երբևէ: Եվ մենք արդեն ունենք տվյալները:

Ամեն տարի, երբ անցնում է, մարդկության կուտակած գիտելիքների ընդհանուր քանակը միայն աճում և աճում է: 2015-ի սկզբին մարդկությունը երբեք չէր հայտնաբերել գրավիտացիոն ալիք; ներկայումս մենք հայտնաբերել ենք 11-ը և լիովին ակնկալում ենք, որ 2019-ին գուցե կգտնվեն նաև հարյուրավոր մարդիկ: 90-ականների սկզբին մենք չգիտեինք, թե արդյոք կան մոլորակներ մեր Արեգակնային համակարգից դուրս: այսօր մենք ունենք հազարավոր մարդիկ, որոնցից մի քանիսը գրեթե լավն են, որպեսզի համարվեն Երկրի նման:

Մենք գտել ենք բոլոր մասնիկները ստանդարտ մոդելի մեջ. մենք հայտնաբերեցինք, որ Տիեզերքը ոչ միայն ընդլայնվում է, այլև արագանում է. մենք որոշեցինք, թե քանի գալակտիկաներ կան տիեզերքում: Բայց հաջորդ տարի նոր և աննախադեպ մի բան է սպասվում. Մենք առաջին անգամ պատրաստվում ենք պատկերել սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոն: Տվյալներն արդեն առկա են; մնացածը պարզապես ժամանակի հարց է:

Սև անցքերը բավականին հեշտ օբյեկտներ են հայտնաբերելու համար, երբ իմանաք, թե ինչ եք փնտրում: Դա կարող է թվալ հակափաստարկող, քանի որ նրանք իրենց լույսը չեն թողնում, բայց նրանք ունեն երեք անվստահ ստորագրություններ, որոնք թույլ են տալիս մեզ իմանալ, որ նրանք այնտեղ են:

  1. Սև անցքերը ստեղծում են հսկայական ծանրության ծանրություն `տարածության խեղաթյուրում / կորություն` տարածքի շատ փոքր ծավալի մեջ: Եթե ​​մենք կարողանանք դիտարկել մեծ, կոմպակտ զանգվածի գրավիտացիոն ազդեցությունները, ապա կարող ենք եզրակացնել սև խոռոչի առկայության մասին և պոտենցիալ չափել դրա զանգվածը:
  2. Սև անցքերը խստորեն ազդում են շրջապատող միջավայրի վրա: Մոտակայքում գտնվող ցանկացած հարց ոչ միայն զգալու է ուժեղ լարված ուժեր, այլև կարագանա և կուժեղանա ՝ պատճառ դառնալով, որ այն արտանետում է ճառագայթում իրադարձության դրսևորումից դուրս: Երբ մենք հայտնաբերում ենք այս ճառագայթումը, մենք կարող ենք վերականգնել այն հոսող օբյեկտի հատկությունները, ինչը հաճախ բացատրվում է միայն սև խոռոչով:
  3. Սև անցքերը կարող են ոգեշնչվել և միաձուլվել, ինչի արդյունքում նրանք կարճ ժամանակահատվածում կարող են արտանետել գրավիչ գրավիչ ալիքներ: Դա հնարավոր է միայն հայտնաբերել գրավիտացիոն ալիքի աստղագիտության նոր գիտությամբ:
Տիեզերքի ամենահեռավոր ռենտգենյան ինքնաթիռը ՝ 1428 քվասարի ԳԲ-ից, մոտավորապես նույն հեռավորությունն ու տարիքն է, ինչպես Երկրից դիտվում է, ինչպես քվասարը S5 0014 + 81, որտեղ կա տիեզերքի թերևս ամենամեծ հայտնի սև անցքը: Այս հեռավոր behemoths- ը կարծում են, որ ակտիվանում են միաձուլումների կամ այլ գրավիտացիոն փոխազդեցությունների միջոցով, բայց դա միայն սև անցքերն են `զանգվածային և հեռավորության խոշորագույն հարաբերակցություններով, որոնք Event Horizon աստղադիտակը կունենան լուծման հնարավորություն: (X-RAY: NASA / CXC / NRC / C.CHEUNG ET AL; OPTical: NASA / STSCI; RADIO: NSF / NRAO / VLA)

Իրադարձությունների Հորիզոն աստղադիտակը, այնուամենայնիվ, նպատակ ունի գնալ մի քայլ հեռու, քան այս մեթոդներից որևէ մեկը: Փոխանակման միջոցներ ձեռնարկելու փոխարեն, որոնք մեզ հնարավորություն են տալիս անուղղակիորեն սև խոռոչի հատկությունները հետևել, այն ուղղակիորեն անցնում է գործի խորքին և պլանավորում է ուղղակիորեն պատկերել սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոնը:

Դա անելու մեթոդը պարզապես և պարզ է, բայց տեխնոլոգիական տեսանկյունից մինչև վերջերս հնարավոր չի եղել: Պատճառն այն է, որ երկու կարևոր գործոնի համադրություն է, որը սովորաբար ձեռք է բերում աստղագիտության մեջ ՝ լուծում և լույսի հավաքում:

Քանի որ սև անցքերը այդպիսի կոմպակտ առարկաներ են, մենք պետք է գնանք արտառոց բարձր լուծման: Բայց քանի որ մենք փնտրում ենք ոչ թե լույս, այլ լույսի բացակայություն, մենք պետք է խիստ ուշադիր հավաքենք մեծ քանակությամբ լույս ՝ որոշելու, թե իրականում որտեղ է գտնվում իրադարձությունների հորիզոնի ստվերը:

Հաշվողական սկավառակի կողմնորոշումը, ինչպես կա՛մ դեմքի (ձախ երկու պանելների), կա՛մ գծի վրա (աջ երկու վահանակ) կարող է զգալիորեն փոխել, թե ինչպես է մեզ հայտնվում սև անցքը: («Դեպի իրադարձության Հորիզոն. ԳԱԼԱTԻԿԱԿԱՆ ԿԵՆՏՐՈՆՈՒՄ ԳՈՒՅՔԻ ՍՊԻՏԱԿ ՍՊԻՏԱԿ», դաս. QUANTUM GRAV., FALCKE & MARKOFF (2013))

Պայմանականորեն, ավելի լավ լուծում ունեցող աստղադիտակը և ավելի լավ լույս հավաքող աստղադիտակը պետք է լինեն նույն աստղադիտակը: Ձեր աստղադիտակի որոշումը որոշվում է ձեր աստղադիտակի ամանով տեղավորվող լույսի ալիքի երկարության քանակով, ուստի ավելի մեծ աստղադիտակներ ունեն ավելի բարձր լուծում:

Նույն նշանի համաձայն, ձեր հավաքած լույսի քանակը որոշվում է ձեր աստղադիտակի տարածքով: Photանկացած ֆոտոն, որը հարվածում է աստղադիտակի վրա, կհավաքվի, այնպես որ, որքան մեծ է ձեր աստղադիտակի տարածքը, այնքան ավելի թեթև հավաքող ուժ ունեք:

Տեխնոլոգիան սահմանափակող գործոն հանդիսանալու պատճառաբանությունն է: Այն չափը, որը սև անցք է թվում, համամասնական է իր զանգվածին, բայց հակադարձ համեմատական ​​է մեզանից նրա հեռավորությանը: Մեր տեսանկյունից ամենամեծ սև անցքը `Աղեղնավոր Ա * -ը, որը Ծիր Կաթինի կենտրոնում է, պետք է աստղադիտակի մոտ լինի Երկիր մոլորակի չափի մոտավորապես:

Կաթնային ուղու կորիզի գերհզոր սև խոռոչի մոտ հայտնաբերվել է մեծ աստղեր: Բացի այս աստղերից և մեր կողմից գտած գազից և փոշուց, մենք կանխատեսում ենք, որ Աղեղնավոր Ա * -ի մի քանի լուսավոր տարիների ընթացքում պետք է լինեն վերև 10,000 սև անցքեր, բայց դրանց հայտնաբերումը ապարդյուն եղած էր մինչև 2018 թ. Ավելի վաղ: Լուծելով կենտրոնական սև անցքը մի խնդիր է, որին կարող են հասնել միայն Իրադարձությունների հորիզոնական աստղադիտակը: (Ս. ՍԱԿԱԻ / Ա. ԳԵԶ / WM KECK OBSERVATORY / UCLA GALACTIC CENTER GROUP)

Ակնհայտ է, որ մենք այդպիսի սարք կառուցելու ունակ ռեսուրսներ չունենք: Բայց մենք ունենք հաջորդ լավագույն բանը `աստղադիտակների զանգված կառուցելու ունակություն: Երբ դուք ունեք աստղադիտակների մի շարք, դուք միայն ստանում եք անհատական ​​աստղադիտակների լույսի հավաքող ուժը, որոնք բոլորը միասին ամփոփված են: Բայց բանաձևը, եթե այն արվել է ճիշտ, հնարավորություն կտա ձեզ տեսնել օբյեկտները այնքան լավ, որքան հեռավոր հեռադիտակների միջև ընկած տարածությունը:

Այլ կերպ ասած, լույսի հավաքումը իսկապես սահմանափակված է աստղադիտակի չափերով: Բայց բանաձևը, եթե մենք օգտագործենք երկարատև ինտերֆերաչափության տեխնիկան (կամ նրա զարմիկը, շատ երկար ելքային ինտերֆերաչափությունը), կարող է շատ բարելավվել `օգտագործելով աստղադիտակների մի շարք` դրանց միջև մեծ քանակությամբ տարածք:

Երկրի կիսագնդերից մեկի իրադարձությունների հորիզոնական աստղադիտակի պատկերազարդման հնարավորություններին նպաստող տարբեր աստղադիտակների տեսակետ: 2011-ից 2017 թվականներին վերցված տվյալները պետք է մեզ հնարավորություն ընձեռեն այժմ կառուցել Աղեղնավոր Ա *-ի, և հնարավոր է նաև M87- ի կենտրոնում գտնվող սև խոռոչի պատկերը: (APEX, IRAM, G. NARAYANAN, J. MCMAHON, JCMT / JAC, S. HOSTLER, D. HARVEY, ESO / C. MALIN)

Event Horizon աստղադիտակը 15-20 աստղադիտակի ցանց է, որը գտնվում է Երկրի տարբեր մայրցամաքներում ՝ Հարավային բևեռից մինչև Եվրոպա, Հարավային Ամերիկա, Աֆրիկա, Հյուսիսային Ամերիկա, Ավստրալիա և Խաղաղ օվկիանոսի մի շարք կղզիներ: Բոլորը պատմել են, որ մինչև 12,000 կիլոմետր առանձնացնում է հեռավոր աստղադիտակները, որոնք զանգվածի մաս են կազմում:

Սա բանաձևի է վերածվում, որքան փոքր է միկրոհամար 15 մկս / վրկ, ինչը փոքր-ինչ ճանճ է մեզ համար այստեղ Երկրի վրա, եթե այն գտնվում էր 400 000 կմ հեռավորության վրա ՝ Լուսնի վրա:

Երկրորդ խոշոր սև անցքը, ինչպես երևում է Երկրից, որը գտնվում է M87 գալակտիկայի կենտրոնում, այստեղ ներկայացված է երեք տեսակետով: Չնայած իր 6,6 միլիարդ արևի զանգվածին ՝ այն ավելի քան 2000 անգամ ավելի հեռու է, քան Աղեղնավոր Ա * -ը: Դա կարող է լինել կամ չի կարող վճռական լինել EHT- ի կողմից, բայց եթե Տիեզերքը բարի է, մենք ի վերջո կստանանք պատկեր: (TOP, OPTical, HUBBLE SPACE TELESCOPE / NASA / WIKISKY; LOWER LEFT, RADIO, NRAO / VERY LARGE ARRAY (VLA); LOWER RIGHT, X-RAY, NASA / CHANDRA X-RAY TELESCOPE)

Իհարկե, Լուսնի վրա որևէ ճանճ չի կարող լինել, բայց Տիեզերքում այնտեղ սև անցքեր կան, որոնց անկյունային չափսերն ավելի մեծ են, քան 15 մկաս: Փաստորեն, դրանցից երկուսը կան ՝ Աղեղնավոր Ա * ՝ Ծիր կաթինի ճանապարհի կենտրոնում, և սև խոռոչ M87- ի կենտրոնում: M87- ի կենտրոնում գտնվող սև անցքը գտնվում է մոտ 50-60 միլիոն լուսային տարի հեռավորության վրա, բայց գալիս է ավելի քան 6 միլիարդ արևային զանգված, ինչը այն ավելի քան 1000 անգամ ավելի մեծ է, քան մեր գալակտիկայի հսկա սև անցքը:

Event Horizon Telescope- ն աշխատում է վերցնելով ռադիո աստղադիտակների այս հսկայական զանգվածը և միաժամանակ դիտելով այդ սև անցքերը, ինչը մեզ հնարավորություն է տալիս վերակառուցել ծայրահեղ բարձրորակ պատկերով այն ամենը, ինչ մենք նայում ենք, այնքան ժամանակ, քանի դեռ կա բավարար լույս հավաքված ՝ այն տեսնելու համար . Այս հայեցակարգը նախկինում ցուցադրվել է տարբեր աստղադիտարաններով, ինչպիսիք են Մեծ երկվորյակ աստղադիտակը, որը կարողացել է պատկերել ժայթքող հրաբուխներ Յուպիտերի լուսնի վրա ՝ Իո, մինչդեռ այն խավարվել է Յուպիտերի մեկ այլ լուսնի կողմից:

Յուպիտերի լուսնի փչացումը, Io- ն, իր ժայթքող հրաբուխներով Լոկի և Պելե, ինչպես որ օկուպացրել է Եվրոպան, որն անտեսանելի է այս ինֆրակարմիր պատկերով: GMT- ը կտրամադրի զգալիորեն բարելավված լուծում և պատկերացում: (LBTO)

Այսպիսով, իրադարձությունների հորիզոնական աստղադիտակի աշխատանքը դարձնելու բանալին այն է, որ մենք համոզվենք, որ մենք բավականաչափ լույս ենք հավաքում ՝ սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոնում ստվեր գցած ստվերը տեսնելու համար ՝ միաժամանակ հաջողությամբ պատկերելով դրա շուրջն ու հետևից եկող լույսը: Սև անցքերը արագացնում են նյութը, հիշեք, և լիցքավորված մասնիկների արագացումը երկուսն էլ ստեղծում են մագնիսական դաշտեր, իսկ եթե լիցքավորված մասնիկները արագանում են մագնիսական դաշտերի առկայությամբ `ճառագայթման արտանետում:

Ամենաապահով խաղադրույքը սպեկտրի ռադիո մասում փնտրելն է, որը ամենացածր էներգիայի բաժինն է: Ակնկալվում է, որ նյութը արագացնող բոլոր սև անցքերն արտանետում են ռադիոալիքներ, և մենք դրանք տեսանք ինչպես մեր Կաթնային ուղու կենտրոնից, այնպես էլ M87- ի կենտրոնից: Տարբերությունն այն է, որ այս նոր, բարձր բանաձևերում մենք պետք է կարողանանք նկատել «անվավերությունը», որտեղ ընկած է իրադարձության հորիզոնը:

Atacama Large Millimeter / submillimetre Array- ը, ինչպես լուսանկարվում է Magellanic ամպերի գլխավերևում: Որպես ԱԼՄԱ մաս կազմող մի շարք ուտեստներ, որպես ALMA- ի մաս, օգնում է ստեղծել տարածքներում ամենալուսավոր պատկերները, մինչդեռ ավելի հեռավոր ուտեստների ավելի փոքր քանակը օգնում է մանրամասները փակցնել ամենավառ կետերում: (ESO / C. ՄԱԼԻՆ)

Տեխնոլոգիական հեղափոխությունը, որը պետք է հնարավորություն տա կառուցել այս պատկերները, ALMA * է: Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array: 66 ռադիո աստղադիտակի անհավատալի ցանց, որոնք բոլորն էլ հսկայական են (տե՛ս վերևում), չափեք այս երկար ալիքի երկարությամբ լույսը `աստղագիտական ​​մանրամասներ բացահայտելու համար, ինչպես նախկինում: Արդեն ALMA- ն մեզ ցույց է տվել նորաստեղծ աստղերի շուրջ փոշոտ սկավառակների պատկերներ, որոնց մեջ ապացույցներ են հայտնվում մանկական մոլորակների համար (որպես սկավառակի մատանի նման բացեր): ԱԼՄԱ-ն կարող է պատկերացնել ծայրահեղ հեռավոր գալակտիկաները գերազանց ձևով, քան նույնիսկ Հաբլը կարող է բացահայտել, և գտել է մոլեկուլային գազի ստորագրություններ և ներքին պտույտներ:

Բայց, թերևս, նրա ամենամեծ գիտական ​​պարգևը կլինի այն ամբողջ տեղեկատվությունը, որը նա հավաքում է այս գերհագեցած սև անցքերի շրջապատի լույսից: Բավական արագ (և ճիշտ տեսակի) տվյալների գրելը, բավականաչափ արագ, իսկ հետո դրանք բավարարելու համար բավարար հաշվարկային ուժով դրանք միասին բերելը հնարավոր է միայն այժմ, առաջին անգամ, հնարավոր է:

Հնարավոր մոդելներից երկուսը, որոնք կարող են հաջողությամբ տեղավորել իրադարձությունների հորիզոնական աստղադիտակի տվյալները մինչ այժմ, 2018 թվականի սկզբի դրությամբ: Երկուսն էլ ցույց են տալիս, որ կենտրոնից դուրս գտնվող, ասիմետրիկ իրադարձությունների հորիզոնն է, որն ընդլայնված է Շվարցշիլդի շառավղի դիմաց, որը համահունչ է Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության կանխատեսումներին: Ամբողջ պատկերը դեռևս չի հրապարակվել լայն հանրության համար: (R.-S. LU ET AL, APJ 859, 1)

Այսպիսով, ի՞նչ է բերելու 2019 թվականը, երբ բոլոր 27 Petabytes տվյալները (այս սև անցքերը դիտող բոլոր տարբեր աստղադիտարաններից), որոնք համախմբվել են, ամբողջությամբ վերլուծվեն: Արդյո՞ք իրադարձության հորիզոնը կհայտնվի, ինչպես կանխատեսվում է Ընդհանուր հարաբերականությունը: Փորձելու մի քանի անհավատալի բան կա.

  • արդյո՞ք սև անցքը ունի ճիշտ չափ, ինչպես կանխատեսում է Ընդհանուր հարաբերականությունը,
  • արդյոք իրադարձության հորիզոնը շրջանաձև է (ինչպես կանխատեսվում է), կամ փոխարենը փլուզվի կամ երկարացվի,
  • արդյո՞ք ռադիոյի արտանետումները տարածվում են ավելի հեռու, քան մենք կարծում էինք,
  • կամ կան արդյոք այլ շեղումներ սպասվող պահվածքից:
Ընդհանուր հարաբերականության մեջ հինգ տարբեր սիմուլյացիա ՝ օգտագործելով սև խոռոչի միացման սկավառակի մագնիսհիդրոդինամիկ մոդելը, և թե ինչպես կանդրադառնա ռադիո ազդանշանը: Նշեք իրադարձության հորիզոնի հստակ ստորագրությունը ակնկալվող բոլոր արդյունքներում: (ՍՏԳ Ա *, Լ. ՄԵԴԵԻՐՈՍ ԷՏ ԱԼ., ARXIV. ՀԵՌԻԶՈՆ ՀՈՐԻԶՈՆ ՀԵՌՈՒՍՏԱՏԵՍՈՒԹՅԱՆ ՀԻՄՆԱԽՆԴԻՐՆԵՐԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԱՆՎԱՐ ԱՆՎՏԱՆԳՈՒԹՅԱՆ ՀԻՄՆԱԴՐԱՄՆԵՐ

Չնայած Event Horizon Telescope- ի թիմը մեր գալակտիկայի կենտրոնում հայտնաբերել է սև խոռոչի շուրջ կառուցվածքը, մենք դեռ ուղղակի պատկեր չունենք: Սա պահանջում է հասկանալ մեր մթնոլորտը և դրա ներսում տեղի ունեցող փոփոխությունները, տվյալների համադրումը և դրանց նորացման ալգորիթմներ գրել: Դա աշխատանք է ընթացքի մեջ, բայց 2019-ի առաջին կեսն այն է, երբ պետք է գան վերջնական, առաջին նկարները: Մեզանից ոմանք այս տարի կամ նույնիսկ անցյալ տարի հույս էին տալիս պատկերների վրա, բայց ամենակարևորն այն է, որ մենք ճիշտ ժամանակ գտնենք և ժամանակ խնամենք:

Երբ այս պատկերները վերջապես հասնեն, այլևս կասկած չի լինի, թե կան սև անցքեր, և արդյոք դրանք գոյություն ունեն այն հատկությունների հետ, որոնք կանխատեսում են Էյնշտեյնի ամենամեծ տեսությունը: 2019 թվականը կլինի իրադարձությունների հորիզոնի տարի, և պատմության մեջ առաջին անգամ մենք, վերջապես, կիմանանք, թե ինչպիսին են նրանք:

* - Ամբողջական բացահայտում. Հեղինակը կուղևորվի սահմանափակ տարածության շրջագայություն դեպի Չիլի, որը ներառում է այցեր ԱԼՄԱ, աստղադիտակի հավաքածու գործիք ՝ այս պատկերի տվյալների հավաքման համար, 2019 թվականի նոյեմբերին: (Առկա տարածքները դեռ առկա են): դրսի փոխհատուցում այս կտորի համար:

Սկսվում է այն բանի հետ, որ Ֆորբսը այժմ գտնվում է Forbes- ում, իսկ Medium- ի վերահրատարակումը ՝ շնորհիվ մեր Patreon- ի կողմնակիցների: Ethan- ը հեղինակել է երկու գիրք ՝ «Beyond The Galaxy» և «Treknology». «The Star Trek Science» - ը «Tricords– ից մինչև Warp Drive»: