4 월 10 일 수요일은 과학 역사에서 시대의 순간이었습니다. 전세계 6 개의 동시 기자 회견에서 국제 천문학 자 팀은 블랙홀의 첫 번째 이미지를 공개했습니다.
모델링 팀을 이끌고있는 투손에있는 애리조나 대학교의 Feryal Özel은“제 인생에서 가장 흥미 진진한 날 중 하나였습니다. "저에게는 거의 20 년간의 일의 정점입니다."
실제로, 팀은 블랙홀이 아니라 두 가지를 관찰했습니다 :궁수 자리 A*, 우리 은하수의 초대형 블랙홀, 태양의 질량의 430 만 배, 갤럭시 M87의 사촌은 약 1,000 배 더 큽니다.
.공개 된 첫 번째 이미지는 M87 - 궁수 자리 A*입니다. 왜냐하면 더 작기 때문에 관찰되는 동안 물질에 의해 여러 차례 돌면서 흐릿한 그림이 생깁니다. M87의 블랙홀의 이미지는 Powehi라는 이름이어서 이벤트 지평의 정도보다 작은 세부 사항을 보여줍니다. 각 블랙홀의 강렬한 중력이 렌즈처럼 작용하기 때문에 이러한 절묘한 세부 사항 만 볼 수 있습니다. 이는 이미지가 수평선보다 5 배 더 크게 나타납니다.
M87의 수평선은 백열로 가열 된 물질에 의해 방출되는 강렬한 무선 파도에 의해 어두운 "그림자 백라이트로, 가속 디스크를 통해 블랙홀에 소용돌이 치는 것으로 나타납니다. 그림자 주위의 후광은 다른 쪽보다 한쪽에서 더 밝습니다. Özel은“이것은 accretion 디스크가 회전하여“우리를 향해 우리를 향해 오는 부분의 빛이 물러나는 부분에 비해 향상되게하기 때문”이라고 말합니다.
블랙홀, 우리가 발견 한 방법, 2019 년 5 월 BBC Science Focus Magazine의 우주에서의 역할에 대해 더 많이 알아보십시오. - 여기에서 구독하는 방법을 찾으십시오.
주목할만한 M87 이미지는 이벤트 Horizon Telescope (EHT)에 의해 얻어졌으며, 지구 크기의 거대한 망원경을 시뮬레이션하기 위해 함께 활용 된 전 세계에 흩어져있는 다양한 라디오 요리입니다.
.지구 크기의 망원경을 갖는 것은 블랙홀처럼 작은 것을 영상하는 열쇠입니다. 이러한 망원경의 해상도-식별 할 수있는 세부 사항의 세부 사항은 구성 요소 부품의 최대 분리에 달려 있습니다.
.블랙홀은 어떻게 형성됩니까?
물질이 너무 작아서 너무 작은 부피로 압축 될 때 블랙홀이 형성되어 중력이 너무 강해져 가벼워서 탈출하기에는 아무 것도 너무 강해집니다. 이것은 우리 은하의 어느 곳에서나 우리가 지구의 망원경으로 볼 수 없을 정도로 작은 갤럭시의 안내 블랙홀을 너무 작게 만듭니다.
그러나 자연은 두 번째 블랙홀 인구를 만드는 데 적합한 것을 보았습니다. 이들은 태양의 질량의 질량이 최대 500 억 배의 덩어리를 가진“초기적인”사람들이며, 그 중 하나는 거의 모든 은하의 심장에 숨어 있습니다.
그러나 매우 멀리 떨어져 있기 때문에이 거대들은 우리 동네의 별이 많은 블랙홀만큼 이미지가 어렵습니다. 두 가지 경우를 제외하고 :27,000 광년 거리에있는 궁수 자리 A*, M87의 7 억 개의 태양 질량 사촌이 5 천 6 백만 광년 거리에 있습니다. Özel은“이것이 그들이 EHT의 목표로 선정 된 이유입니다. 
광 스펙트럼에서 어디에서 볼 수있는 문제도 있습니다. 블랙홀의 부속 디스크에서 뻗어있는 강렬한 자기장에서 나선형 고 에너지 전자는 무선 파도를 생성하며, 이는 은하의 중심을 쉽게 침투하여 지구에 도달 할 수 있다는 이점이 있습니다.
.ÖZEL은 초강성 가속 디스크로 둘러싸인 블랙홀의 난류 환경이 다른 파장과 비슷하게 보이는 것을 시뮬레이션하는 전문가입니다. Özel은“최적 파장은 1.3mm입니다. "홀에 대한 accretion 디스크를 통해 볼 수있을뿐만 아니라 우리 은하와 지구의 대기는이 파장에서 무선 파도에 투명합니다."
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이 파장이 사용됨에도 불구하고, 대기의 수증기는 여전히 귀중한 무선 파도를 흡수 할 수 있습니다. 이러한 이유로, EHT의 천문학 자들은 칠레, 하와이 및 그린란드만큼 멀리 떨어진 곳에 위치한 모든 망원경에서 건조를 극대화하는 관찰을 할 수있는 시간을 선택했습니다. Özel은“최적의 시간은 3 월 말부터 4 월 말까지입니다. 
2017 년 4 월, EHT는 8 개 사이트에서 망원경으로 관찰되었습니다. 2018 년에는 그린란드의 요리가 추가되어 총 9 명으로 증가했습니다. 이제 애리조나의 Kitt Peak National Observatory에 라디오 요리가 추가되면서 10 개가 있지만 2017 년에는 궁수 자리 A* 및 M87의 이미지를 산출 한 관찰 결과
입니다.각각의 관찰 실행에서 각 사이트의 데이터는 하드 드라이브에 기록된다. 일반적인 망원경 부지에서 저압에서 보통 오작동을 일으키고 우주 프로그램을 위해 개발 된 특수로 대체되어야했습니다.
.2017 년에는 총 960 개의 드라이브가 각각 6 ~ 7 개의 테라 바이트 (1-20 억 사진을 저장할 수있는 용량)의 용량을 가진 5 개의 페타 바이트의 데이터를 기록했습니다. 함께 무게가 반 톤 이상인 디스크는 독일의 매사추세츠와 본으로 날아 갔으며, 각 사이트의 신호는“상관 관계자”로 알려진 의도 제작 된 슈퍼 컴퓨터에 결합되었습니다.
EHT의 개별 요리는 지구 크기의 채워진 접시의 작은 요소로 간주 될 수 있습니다. 그러나 채워진 접시의 각 요소에 충돌하는 무선 파도는 자연스럽게 결합 된 초점에 반영되지만 EHT의 "요소"에는 발생하지 않습니다. 컴퓨터의 신호를 되돌려 놓고 시간 지연을 정확하게 재현하여 프로세스를 모방해야합니다.
.신호를 완벽하게 동기화하는 것은 가능합니다. 각 접시에서는 매우 안정적인 원자 시계의 시계 신호와 함께 기록되기 때문입니다. 그러나 다른 대기 조건과 같은 것들로 인한 지연을 보상해야하기 때문에 신호를 결합하는 것은 여전히 시간이 많이 걸립니다. 이것이 데이터를 분석하는 데 너무 오래 걸린 이유입니다.
이 엄청난 컴퓨팅 업적조차도 여전히 절반에 불과합니다. 물질의 분포가 실제로 관찰 된 무선 파의 패턴을 실제로 원인으로 결정해야합니다. Özel은“무슨 일이 일어나고 있는지 이해하려면 엄청난 범위의 척도에서 무슨 일이 일어나고 있는지 파악해야합니다.
매우 주목할만한 점은 Özel과 같은 물리학자가 매우 성공적이었고 M87의 블랙홀 이미지는 예상되는 것과 너무 가깝다는 것입니다. 그러나 이것이 물리학 자들 사이에서 축하의 원인이지만, 평신도들이 압도적으로 남겨두고, 그들이 전에 블랙홀을 보았다고 생각하면서.
."우리는 우리 자신의 성공의 희생자입니다!" Özel을 인정합니다. “물리학 자의 예측에 근거한 블랙홀에 대한 아티스트의 인상과 영화 시뮬레이션은 정확한 것으로 판명되었습니다. 그러나 그 구멍은 구멍이 척했습니다. 차이점은 이제 우리가 진짜를보고 있다는 것입니다.”
아인슈타인의 중력 이론 테스트
Özel은 그녀가 블랙홀의 첫 번째 이미지를 얻은 팀의 일원이되었지만 큰 구호라고 말합니다. 그녀는“우리의 예측은 완전히 꺼 졌을 수 있습니다. "고맙게도 우리는 물리학을 제대로 얻었습니다!"
무엇보다도 M87의 핵 이미지는 블랙홀의 질량을 산출했습니다. 구멍의 이벤트 수평선의 직경은 각 태양 질량에 대해 6km 증가합니다. 결과적으로, 이미지의 구멍의 너비를 측정하고 M87까지의 거리를 아는 것은 태양의 질량의 65 억 배에 달하는 것을 결정할 수있었습니다.
.Özel은“이것은 홀의 중력이 근처의 별을 얼마나 빨리 빙글 빙글 돌고 있는지에서 덩어리로 완벽하게 차임했습니다. "그것은 대량으로 블랙홀의 상위 10 %에 넣습니다."
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그러나 이미지에서 가장 주목할만한 점은 구멍 주위의 도넛의 안쪽 가장자리를 표시하는 날카로운 "광자 링"일 것입니다. 이것은 이벤트 지평을 가로 질러 빛이 떨어지는 시점이며, 우리 우주에서는 다시는 볼 수 없습니다. 네덜란드 Nijmegen에있는 Radboud University의 EHT 팀원 Heino Falcke는 다음과 같이 말합니다.“우리는 우주와 시간의 끝에서 지옥의 문을 보았습니다.”
.Özel은“구멍은 우리 우주의 일부이며 영구적으로 시야에서 상영됩니다. “현재의 물리학에 도달 할 수없는 곳.”
블랙홀에 대한 우리의 최신 설명은 아인슈타인의 중력 이론입니다. 그러나 상대성 이론의 일반적인 이론은 더 깊은 이론의 근사치 일 가능성이 높습니다. 블랙홀의 중심에서 분해되기 때문에 무한 밀도의 무의미한 지점의 존재를 예측합니다. 이러한 "특이성"은 수평선에 의해보기에서 스크리닝됩니다.
스티븐 호킹 (Stephen Hawking)은 일반적인 상대성 이론도 블랙홀의 수평선에서 분해 될 수 있으며, 그 수평선은 실제로 모든 사람이 믿는 것으로 믿는 반품의 표면이 아닐 수도 있다고 제안했다.
.Özel은“우리는 아직 아인슈타인의 이론에서 벗어난 것을 보지 못했습니다. 그러나 그러한 불일치를 찾는 것은 매우 중요 할 것입니다.”
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블랙홀을 결코 믿지 않은 앨버트 아인슈타인은 그의 이론이 살아남은 것을 기뻐했을 것입니다.
Özel은“1915 년에 공식화 된 아인슈타인의 이론이 우리가 극단적 인 환경에서 본 것을 정확하게 예측한다는 사실은 과학의 승리입니다. Özel은“지금까지 블랙홀의 수평선은 종이 조각의 수학적 공식에 지나지 않았습니다. “이제 진짜 우주에서 진짜입니다.”
블랙홀의 첫 번째 이미지는 퍼지처럼 보일지 모르지만 앞으로 몇 년 안에 더 선명한 이미지를 얻을 것입니다. 아마도, 그것은 달 위로 올라가는 지구의 아폴로 8 이미지와 함께 과학의 역사에서 상징적 인 이미지가 될 것입니다.
Özel은“우리 인간은 우리 자신을 자랑스럽게 생각해야합니다. “지구상의 일상적인 사건에 압도하기는 쉽지만‘우리는이 놀라운 일을 해냈습니다. 우리는 공간과 시간의 가장자리를 보았습니다. '”
- 2019 년 5 월호 BBC Science Focus 에 대한이 역사적인 블랙홀 이미지에 대한 특별 보고서를 읽으십시오. - 여기에서 구독
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