Demandez à Ethan n ° 114: pouvons-nous voir un trou noir supermassif au centre de notre galaxie?
L'une des découvertes les plus étonnantes de l'astrophysique a été la découverte de trous noirs géants. Il s'est avéré que les trous noirs ne se forment pas seulement à partir des noyaux effondrés d'étoiles très massives, pesant jusqu'à 100 étoiles solaires.
Les trous noirs supermassifs qui existent dans les centres des galaxies ont une masse de millions, et parfois des milliards de fois supérieure au soleil. Un tel BH existe au centre de notre galaxie. Jusqu'à présent, cela n'a pu être observé qu'indirectement, mais cela ne convient pas à notre lecteur, en demandant:Autant que je sache, au centre de notre galaxie, il y a un énorme trou noir. À quelle distance devez-vous vous rapprocher d'elle pour voir? Je pense que vous n'avez pas besoin d'être trop près de l'horizon des événements, mais comme il y a tellement d'étoiles autour de lui, et que toutes les poussières et les débris sont aspirés, il est difficile de le voir à une distance suffisamment grande, même s'il est situé au-dessus ou en dessous du plan de la galaxie.
Voyons d'abord comment nous savons l'existence d'un trou noir au centre de notre galaxie.
En lumière visible, la grande quantité de poussière qui existe dans le plan de la galaxie obscurcit la vue du centre de la galaxie. Mais à d'autres longueurs d'onde, infrarouge, rayons X et radio, nous pouvons voir à travers la poussière et découvrir beaucoup de choses intéressantes, y compris des gaz chauds se déplaçant à de grandes vitesses, des éruptions correspondant à l'absorption de la matière BH, et le plus intéressant, les orbites des étoiles individuelles passent autour de la même le même point qui n'émet pas du tout de lumière.Tout concorde avec le fait qu'à ce stade, il existe un trou noir supermassif pesant 4 millions de solaires. Et plus le BH est massif, plus il est grand. Ou, plus précisément, son horizon d'événements est physiquement plus grand - la région qui l'entoure, à partir de laquelle la lumière ne peut pas s'échapper. Si notre Terre devenait soudainement BH, elle deviendrait minuscule: le diamètre de son horizon d'événements ne serait que de 1,7 cm, dans le cas du Soleil, ce diamètre serait déjà de 6 km.Et le diamètre de l'horizon des événements d'un BH supermassif au centre de la Galaxie est de 23,6 millions de km, soit 40% de la taille de l'orbite de Mercure autour du Soleil. Dans d'autres galaxies, il existe des BH beaucoup plus grands. Ils viennent de nous en millions, pas en milliers d'années-lumière.
C'est une très grande taille pour un objet individuel, et les effets de la théorie générale de la relativité, qui font que l'espace se plie, ne font que l'augmenter! Mais bien que la taille de cet objet soit gigantesque, il est extrêmement loin de nous, ce qui le rend très difficile à considérer. À une distance de 26 000 années-lumière, la taille apparente de la BH ne sera que de 19 microsecondes angulaires, ou 19 millionièmes d'un soixantième d'un soixantième de degré. Pour imaginer cela, disons que la résolution de l'espace les télescope. Le Hubble est de 26 millisecondes d'arc, ce qui est plus de 1000 de plus que nécessaire pour voir ce BH.
En théorie, si on s'en rapproche, à une distance de plusieurs centaines d'années-lumière, on peut le voir directement. Mais cela est pratiquement impossible. Cependant, nous avons une technologie qui peut nous permettre de contourner cette limitation. À certaines longueurs d'onde, en particulier la radio et les rayons X, un trou noir peut parfois clignoter de façon lumineuse, ou des objets passant à proximité peuvent mettre en évidence l'horizon des événements par derrière.La résolution maximale est déterminée par la taille du miroir du télescope - combien de longueurs d'onde peuvent s'adapter à travers ce miroir. Par conséquent, la résolution du télescope à rayons X Chandra est très grande, bien qu'elle soit petite: les rayons X ont une longueur d'onde très courte, et il peut y avoir beaucoup de telles ondes à travers le miroir. Par conséquent, les radiotélescopes sont si énormes: les ondes radio peuvent atteindre plusieurs mètres et d'énormes télescopes sont nécessaires pour obtenir de bonnes résolutions.
Radiotélescopes à l'Observatoire de radioastronomie de PushchinoMais pour obtenir une meilleure résolution, il existe une solution de contournement qui ne nécessite pas la construction d'un télescope de la taille de la Terre. Nous pouvons utiliser un ensemble de télescopes séparés par de très grandes lignes de base. Ils collecteront la lumière comme d'habitude, c'est-à-dire que l'objet sera plutôt sombre, mais leur résolution sera la même que celle d'un télescope avec un miroir, dont le diamètre est comparable à la distance entre les télescopes les plus éloignés du réseau!
Une telle idée est réalisée par le projet Event Horizon Telescope, qui prévoit d'utiliser de grandes lignes de base pour de courtes longueurs d'onde (1 mm) juste pour la mesure qui nous intéresse! Jusqu'à présent, il y a deux suggestions - pour un réseau de 7 et 13 stations, chacune répondant à la question «la BH a-t-elle un véritable horizon d'événements» en observant directement la BH!
Le Sagittaire A *, un trou noir au centre de la Galaxie, est une cible idéale, et il est prévu qu'il aura le plus grand horizon d'événements visible depuis la Terre. C'est drôle que le deuxième plus grand soit au BH au centre de M87, la plus grande galaxie de l'amas de la Vierge, et sa taille sera 5 fois la résolution maximale du télescope Event Horizon, ce qui signifie que nous pouvons examiner son jet en détail et comprendre exactement comment ces les émissions supersoniques se forment et se comportent!Mais si la question était liée à l'utilisation de vos yeux, si vous vouliez vous-même voir le BH, je vais devoir vous décevoir.
La résolution de l'œil humain est insignifiante, elle n'est que de 60 secondes d'arc, c'est-à-dire que pour considérer quelque chose dont la taille apparente est de 19 microsecondes angulaires, vous devez vous en approcher trois millions de fois, c'est-à-dire pour atteindre une distance de 546 AU L'étoile la plus proche de nous est le soleil, et la prochaine est Proxima Centauri, elle est située à 4,24 années-lumière, soit 268 000 UA. Oui, oui, il faudrait être 500 fois plus proche de BH que de l'étoile la plus proche de nous (sauf le Soleil), pour considérer au moins quelque chose.Je recommande d'utiliser des télescopes. C'est plus rapide, moins cher et plus sûr que les voyages interstellaires - et plus utile, car vous pouvez voir beaucoup plus avec eux qu'avec vos yeux. Source: https://habr.com/ru/post/fr399977/
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