👰🏼 🌌 😸 Fragen Sie Ethan Nr. 114: Können wir ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie sehen? 👂🏼 🤨 🖱️

Eine der erstaunlichsten Entdeckungen der Astrophysik war die Entdeckung riesiger Schwarzer Löcher. Es stellte sich heraus, dass schwarze Löcher nicht nur aus den kollabierten Kernen sehr massereicher Sterne mit einem Gewicht von bis zu 100 Sonnensternen gebildet werden.

Bild

Supermassive Schwarze Löcher, die in den Zentren von Galaxien existieren, haben eine Masse von Millionen und manchmal Milliarden Mal mehr als die Sonne. Ein solches BH existiert im Zentrum unserer Galaxie. Bisher konnte es nur indirekt beobachtet werden, aber dies passt nicht zu unserem Leser und fragt:

Soweit ich weiß, befindet sich im Zentrum unserer Galaxie ein massives Schwarzes Loch. Wie nah musst du zu ihr kommen, um zu sehen? Ich denke, Sie müssen nicht zu nahe am Ereignishorizont sein, aber da sich so viele Sterne um ihn herum befinden und der gesamte Staub und die Trümmer angesaugt werden, kann er aus einer ausreichend großen Entfernung kaum gesehen werden, selbst wenn er sich über oder unter der Ebene der Galaxie befindet.

Lassen Sie uns zunächst erzählen, wie wir über die Existenz eines Schwarzen Lochs in der Mitte unserer Galaxie Bescheid wissen.

Im sichtbaren Licht verdeckt die große Staubmenge, die in der Ebene der Galaxie vorhanden ist, die Sicht auf das Zentrum der Galaxie. Bei anderen Wellenlängen, Infrarot, Röntgen und Radio, können wir durch den Staub sehen und viele interessante Dinge entdecken, darunter heißes Gas, das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, Fackeln, die der Absorption von BH-Materie entsprechen, und am interessantesten ist, dass die Umlaufbahnen einzelner Sterne um diese herum verlaufen der gleiche Punkt, der überhaupt kein Licht emittiert.

Alles stimmt mit der Tatsache überein, dass es zu diesem Zeitpunkt ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einem Gewicht von 4 Millionen Sonnenenergie gibt. Und je massiver das BH, desto größer ist es. Genauer gesagt ist sein Ereignishorizont physisch größer - die ihn umgebende Region, aus der kein Licht entweichen kann. Wenn unsere Erde plötzlich BH werden würde, würde sie winzig werden: Der Durchmesser ihres Ereignishorizonts würde nur 1,7 cm betragen. Im Fall der Sonne würde dieser Durchmesser bereits 6 km betragen.

Und der Durchmesser des Ereignishorizonts eines supermassiven BH im Zentrum der Galaxie beträgt 23,6 Millionen km oder 40% der Größe der Merkurbahn um die Sonne. In anderen Galaxien gibt es viel größere BHs. Sie sind nur von uns in Millionen, nicht in Tausenden von Lichtjahren.

Dies ist eine sehr große Größe für ein einzelnes Objekt, und die Auswirkungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die die Raumbiegung bewirken, erhöhen sie nur! Obwohl die Größe dieses Objekts gigantisch ist, ist es extrem weit von uns entfernt, was es sehr schwierig macht, darüber nachzudenken. In einer Entfernung von 26.000 Lichtjahren beträgt die scheinbare Größe des BH nur 19 Winkelmikrosekunden oder 19 Millionstel eines Sechzigstel eines Sechzigstel Grads. Um sich das vorzustellen, nehmen wir an, dass die Auflösung des Weltraumteleskops sie. Der Hubble beträgt 26 Bogenmillisekunden, was mehr als 1000 mehr als nötig ist, um diesen BH zu sehen.

Wenn wir uns in der Theorie einer Entfernung von mehreren hundert Lichtjahren nähern, können wir sie direkt sehen. Das ist aber praktisch unmöglich. Wir haben jedoch eine Technologie, mit der wir diese Einschränkung umgehen können. Bei einigen Wellenlängen, insbesondere bei Radio- und Röntgenstrahlen, kann ein Schwarzes Loch manchmal hell blinken, oder Objekte, die in der Nähe vorbeigehen, können den Ereignishorizont von hinten hervorheben.

Die maximale Auflösung wird durch die Größe des Teleskopspiegels bestimmt - wie viele Wellenlängen können über diesen Spiegel passen. Daher ist die Auflösung des Chandra-Röntgenteleskops sehr groß, obwohl sie klein ist: Die Röntgenstrahlung hat eine sehr kurze Wellenlänge, und es können viele solcher Wellen über dem Spiegel auftreten. Daher sind Radioteleskope so groß: Radiowellen können mehrere Meter erreichen, und riesige Teleskope sind erforderlich, um eine gute Auflösung zu erzielen.

Radioteleskope am Pushchino Radio Astronomy Observatory

Um eine bessere Auflösung zu erzielen, gibt es eine Problemumgehung, bei der kein Teleskop von der Größe der Erde gebaut werden muss. Wir können eine Reihe von Teleskopen verwenden, die durch sehr große Basislinien getrennt sind. Sie sammeln wie üblich Licht, das heißt, das Objekt ist ziemlich schwach, aber ihre Auflösung entspricht der eines Teleskops mit einem Spiegel, dessen Durchmesser mit dem Abstand zwischen den am weitesten entfernten Teleskopen vom Array vergleichbar ist!

Eine solche Idee wird durch das Event Horizon Telescope-Projekt verwirklicht, das große Basislinien für kurze Wellenlängen (1 mm) nur für die Messung von Interesse für uns verwenden will! Bisher gibt es zwei Vorschläge - für eine Reihe von 7 und 13 Stationen, von denen jede die Frage „Hat der BH einen echten Ereignishorizont?“ Beantworten würde, indem der BH direkt beobachtet wird!

Schütze A *, ein Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie, ist ein ideales Ziel, und es wird erwartet, dass es den größten von der Erde aus sichtbaren Ereignishorizont hat. Es ist lustig, dass die zweitgrößte am BH im Zentrum von M87, der größten Galaxie im Virgo-Cluster, sein sollte und ihre Größe das Fünffache der maximalen Auflösung des Event Horizon Telescope beträgt, was bedeutet, dass wir seinen Jet im Detail untersuchen und genau verstehen können, wie diese Überschallemissionen bilden und verhalten sich!

Aber wenn die Frage mit dem Gebrauch Ihrer Augen zusammenhängt, wenn Sie selbst das BH sehen wollten, muss ich Sie enttäuschen.

Die Auflösung des menschlichen Auges ist unbedeutend, es sind nur 60 Bogensekunden, das heißt, um etwas zu betrachten, dessen scheinbare Größe 19 Winkelmikrosekunden beträgt, müssen Sie drei Millionen Mal näher dran sein, dh um eine Entfernung von 546 AU zu erreichen Der uns am nächsten gelegene Stern ist die Sonne, und der nächste ist Proxima Centauri. Er befindet sich in 4,24 Lichtjahren oder 268.000 AE. Ja, ja, Sie müssten 500 Mal näher an BH sein als an dem Stern, der uns am nächsten liegt (außer der Sonne), nur um zumindest etwas zu berücksichtigen.

Ich empfehle die Verwendung von Teleskopen. Dies ist schneller, billiger und sicherer als interstellares Reisen - und nützlicher, da Sie mit ihnen viel mehr sehen können als mit Ihren Augen.

Fragen Sie Ethan Nr. 114: Können wir ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie sehen?

More articles: