이탈리아 14 세기 화가 인 Giotto di Bondone은 교황이 자신의 재능을 증명 해달라고 요청했을 때 그의 팔을 흔들고 완벽한 원을 그렸다고합니다. 그러나 기하학적 완벽 함은 매체에 의해 제한됩니다. 캔버스를 면밀히 검사하면 모든 원이 결국 거친 것처럼 보입니다. 완벽이 당신이 찾는 것이라면 인공 예술을 보지 말고 하늘을보십시오. 더 정확하게는 블랙홀을보십시오.
블랙홀을 보는 것은 지난 12 년간 이벤트 호라이즌 망원경이 한 일입니다. 어제 협력은 2017 년 4 월 첫 번째 전체 실행에서 오랫동안 기다려온 결과를 발표했습니다. 기대와는 달리, 그들의 취임 이미지는 많은 사람들이 은하수의 중심에있는 블랙홀이 아닙니다. 대신, 그것은 여기에서 약 5 천 5 백만 광년 인 타원 은하 Messier 87의 초대형 블랙홀입니다. 이 블랙홀의 무게는 우리 태양의 질량의 65 억 배이며, 우리 은하의 블랙홀보다 상당히 큽니다. 따라서 Messier-87 블랙홀은 궁수 자리 A*보다 천 배 더 멀리 떨어져 있지만 여전히 하늘에서 절반의 크기가 나타납니다.
이벤트 Horizon Telescope (EHT)는 그것이 관찰하는 물체보다 덜 눈에 띄지 않습니다. EHT는 200 명과 협력하여 단일 망원경이 아니라 9 개의 망원경 네트워크를 사용합니다. 그린란드에서 남극, 하와이에서 프랑스 알프스에 이르기까지 그 부지는 하나로 콘서트에서 행동합니다. 공동 작업은 함께 망원경을 지구 크기의 크기로 명령하며, 북쪽 하늘의 작은 패치를 쳐다 보며 메시에 -87 블랙홀이 포함되어 있습니다.
이론적으로 블랙홀은 중력 당기기가 너무 커서 빛을 포함한 모든 것이 영원히 갇히는 공간의 영역입니다. 트래핑 영역의 표면을 "이벤트 수평선"이라고합니다. 물질이 없습니다. 그것은 공간 자체의 속성입니다. 가장 간단한 경우, 이벤트 수평선은 구체입니다.
실제로는 복잡합니다. 천체 물리학 자들은 1990 년대 이래로 블랙홀의 존재에 대한 증거를 가지고 있었지만, 지금까지 모든 관찰은 눈에 보이는 별과 가스의 움직임으로 인해 간접적이었다. 실제로 블랙홀을보기가 어려워졌습니다. 문제는 그들이 흑인이라는 것입니다. 그들은 빛을 함정합니다. 그리고 Stephen Hawking은 양자 효과로 인해 블랙홀이 방사선을 방출해야한다는 것을 증명했지만,이 양자 빛은 관찰하기에는 너무 연약합니다.
그러나 플라톤 동굴의 죄수들과 마찬가지로, 우리는 그들이 던진 그림자를 관찰하여 블랙홀을 볼 수 있습니다. 블랙홀은 환경에서 가스를 유치합니다. 이 가스는 회전 디스크로 모여 이벤트 지평으로 나선 상태에서 가열되어 전기 충전을 밀어냅니다. 이것은 강한 자기장을 일으켜“제트기”를 만들 수있는 좁고 지시 된 입자의 스트림으로 블랙홀을 거의 빛의 속도로 남겨 둡니다. 그러나 이벤트에 너무 가까운 길이가 무엇이든, 수평선은 추적없이 사라지고 사라집니다.
동시에 블랙홀은 빛의 광선을 구부리고, 블랙홀의 앞면을 보면서 우리는 그 뒤에 디스크의 일부를 볼 수 있습니다. 탈출하기 위해서는 단지 빛은 수평선 근처에서 일어나는 일을 보여줍니다. 그것은 천체 물리학 자들이 기대하는 비대칭 이미지이며, 그 주변의 재료가 우리를 향해 움직이는 블랙홀 측면에서 더 밝고, 그것이 우리에게서 멀어지는 곳에서 어두워집니다. 중력 렌즈와 결합 된 뜨거운 가스는 EHT가 찾는 독특한 관찰 가능한 시그니처를 만듭니다.
실험적인 도전은 강력합니다. 네트워크의 망원경은 원자 시계를 사용하여 데이터 작성을 동기화해야합니다. 기상 조건은 모든 위치에서 동시에 유리해야합니다. 일단 기록되면 데이터의 양은 엄청나게 크기 때문에 처리를 위해 하드 디스크에 중앙 위치로 배송해야합니다.
이론적 인 도전은 더 적지 않습니다. 블랙홀은 빛을 너무 많이 구부리므로 수평선 주위를 여러 번 감싸 수 있습니다. 결과 이미지는 간단한 방정식으로 캡처하기에는 너무 복잡합니다. 수학은 1920 년대부터 알려져 있었지만 1978 년이 되어서야 물리학 자들이 블랙홀이 실제로 어떻게 생겼는지 처음으로 엿볼 수있었습니다. 그해에 프랑스 천체 물리학 자 Jean-Pierre Luminet은 펀치 카드를 사용하여 IBM 7040의 계산을 프로그래밍했습니다. 그는 손으로 이미지를 그렸습니다.
오늘날, 천체 물리학 자들은 컴퓨터를 여러 번 더 강력하게 사용하여 블랙홀에 가스의 증가와 빛이 우리에게 도달하기 전에 어떻게 구부러지는지를 예측합니다. 그럼에도 불구하고 가스의 부분적으로 난류 운동, 그에 의해 생성 된 전기 및 자기장 및 입자 상호 작용의 복잡성은 완전히 이해되지 않습니다.
EHT의 관찰은 기대에 동의합니다. 그러나이 결과는 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 또 다른 승리 이상입니다. 또한 천문학 자의 수완의 승리입니다. 그들은 손과 뇌에 합류하여 별도로 할 수 없었던 것을 달성했습니다. 그리고 그들의 측정은 오랜 질문 (예, 그렇습니다)은 실제로 이벤트 지평을 가지고 있습니다!-또한 추가 탐색의 시작입니다. 물리학 자들은 관찰이 Accretion Disk의 극한 조건, 제트 형성에서 자기장의 역할, 초대형 블랙홀이 은하 형성에 영향을 미치는 방식을 더 잘 이해하는 데 도움이되기를 희망합니다.
.교황이 Giotto의 서클을 받았을 때, 그를 감동시키는 것은 이미지 자체가 아니 었습니다. 예술가가 나침반의 도움없이 그것을 제작 한 것은 Courtier의 보고서였습니다. 블랙홀의 첫 번째 이미지도 외모가 아니라 그 기원에 대해 그다지 주목할 만합니다. 400 억 킬로미터에 걸친 검은 구체, 모든 것의 위대한 예술가가 뜨거운 가스의 배경에 그려진 검은 구체 :자연 자신.
Sabine Hossenfelder는 프랑크푸르트 고급 연구 연구소 (Frankfurt Institute for Advanced Studies)의 연구원으로, 표준 모델, 현상 학적 양자 중력 및 일반 상대성 이론의 수정을 넘어 물리학 연구를합니다. 물리의 기초에 무엇이 잘못되고 있는지에 대해 더 알고 싶다면 그녀의 책을 읽으십시오 수학에서 잃어버린 :아름다움이 물리학을 길들이게하는 방법.
시계 :블랙홀이 대중을 매료시키는 이유
