Pergunte a Ethan nº 114: Podemos ver um buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia?
Uma das descobertas mais surpreendentes da astrofísica foi a descoberta de buracos negros gigantes. Descobriu-se que os buracos negros são formados não apenas a partir do núcleo colapsado de estrelas muito massivas, pesando até 100 estrelas solares.
Os buracos negros supermassivos que existem no centro das galáxias têm uma massa de milhões e, às vezes, bilhões de vezes maior que o sol. Esse BH existe no centro da nossa galáxia. Até agora, isso poderia ser observado apenas indiretamente, mas isso não se adequa ao nosso leitor, perguntando:Tanto quanto eu entendo, no centro da nossa galáxia há um enorme buraco negro. Quão perto você precisa dela para ver? Eu acho que você não precisa estar muito perto do horizonte de eventos, mas como existem tantas estrelas ao redor e toda a poeira e detritos são sugados, dificilmente pode ser visto a uma distância suficientemente grande, mesmo se estiver localizado acima ou abaixo do plano da galáxia.
Primeiro, vamos contar como sabemos sobre a existência de um buraco negro no centro da nossa galáxia.
Na luz visível, a grande quantidade de poeira que existe no plano da galáxia obscurece a visão do centro da galáxia. Mas em outros comprimentos de onda, infravermelho, raio X e rádio, podemos ver através da poeira e descobrir muitas coisas interessantes, incluindo gás quente movendo-se a grandes velocidades, explosões correspondentes à absorção da matéria BH e, mais interessante, as órbitas de estrelas individuais passam pela mesma o mesmo ponto que não emite luz.Tudo é consistente com o fato de que, neste ponto, existe um buraco negro supermassivo pesando 4 milhões de energia solar. E quanto mais massiva a BH, maior ela é. Ou, mais precisamente, seu horizonte de eventos é fisicamente maior - a região ao seu redor, da qual a luz não pode escapar. Se nossa Terra de repente virasse BH, ela se tornaria pequena: o diâmetro do horizonte de eventos seria de apenas 1,7 cm. No caso do Sol, esse diâmetro já seria de 6 km.E o diâmetro do horizonte de eventos de uma BH supermassiva no centro da galáxia é 23,6 milhões de km, ou 40% do tamanho da órbita de Mercúrio ao redor do Sol. Em outras galáxias, existem BHs muito maiores. Eles são apenas nossos em milhões, não milhares de anos-luz.
Esse é um tamanho muito grande para um objeto individual, e os efeitos da Teoria Geral da Relatividade, que fazem o espaço dobrar, apenas o aumentam! Mas, embora o tamanho desse objeto seja gigantesco, ele está extremamente longe de nós, o que dificulta a consideração. A uma distância de 26.000 anos-luz, o tamanho aparente da BH será de apenas 19 microssegundos angulares, ou 19 milionésimos de um sexagésimo de um sexagésimo de grau. Para imaginar isso, digamos que a resolução do espaço os telescaleie. O Hubble tem 26 milissegundos de arco, o que é mais do que 1000 a mais do que o necessário para ver este BH.
Em Teoria, se nos aproximarmos dela, a uma distância de várias centenas de anos-luz, podemos vê-la diretamente. Mas isso é praticamente impossível. No entanto, temos uma tecnologia que pode nos permitir contornar essa limitação. Em alguns comprimentos de onda, em particular, rádio e raios-X, um buraco negro às vezes pode piscar intensamente, ou objetos passando perto dele podem destacar o horizonte de eventos por trás.A resolução máxima é determinada pelo tamanho do espelho do telescópio - quantos comprimentos de onda podem caber nesse espelho. Portanto, a resolução do telescópio de raios X Chandra é muito grande, embora pequena: o raio X tem um comprimento de onda muito curto e pode haver muitas dessas ondas através do espelho. Portanto, os radiotelescópios são tão grandes: as ondas de rádio podem atingir vários metros, e enormes telescópios são necessários para obter boas resoluções.
Radiotelescópios no Observatório de Rádio Astronomia PushchinoMas, para obter uma melhor resolução, existe uma solução alternativa que não requer a construção de um telescópio do tamanho da Terra. Podemos usar um conjunto de telescópios separados por linhas de base muito grandes. Eles coletam luz, como de costume, ou seja, o objeto ficará um pouco escuro, mas sua resolução será a mesma de um telescópio com espelho, cujo diâmetro é comparável à distância entre os telescópios mais distantes da matriz!
Tal ideia é realizada pelo projeto Event Horizon Telescope, que planeja usar linhas de base grandes para comprimentos de onda curtos (1 mm) apenas para medir o interesse de nós! Até agora, existem duas sugestões - para uma matriz de 7 e 13 estações, cada uma das quais responderia à pergunta “a BH tem um horizonte de eventos real” observando a BH diretamente!
Sagitário A *, um buraco negro no centro da galáxia, é um alvo ideal, e espera-se que ele tenha o maior horizonte de eventos visível da Terra. É engraçado que a segunda maior esteja em BH, no centro de M87, a maior galáxia do aglomerado de Virgem, e seu tamanho será 5 vezes a resolução máxima do Event Horizon Telescope, o que significa que podemos examinar seu jato em detalhes e entender exatamente como esses emissões supersônicas se formam e se comportam!Mas se a pergunta estava relacionada ao uso de seus olhos, se você mesmo queria ver a BH, terei que decepcioná-lo.
A resolução do olho humano é insignificante, são apenas 60 segundos de arco, ou seja, para considerar algo cujo tamanho aparente é de 19 microssegundos angulares, você precisa estar três milhões de vezes mais próximo, ou seja, para chegar a uma distância de 546 UA A estrela mais próxima de nós é o sol, e a próxima é Proxima Centauri, está localizada em 4,24 anos-luz, ou 268.000 UA. Sim, sim, você precisaria estar 500 vezes mais próximo de BH do que a estrela mais próxima de nós (exceto o Sol), apenas para considerar pelo menos alguma coisa.Eu recomendo o uso de telescópios. Isso é mais rápido, mais barato e mais seguro que a viagem interestelar - e mais útil, pois você pode ver muito mais com eles do que com seus olhos. Source: https://habr.com/ru/post/pt399977/
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