science

Nowy, warty 10 miliardów dolarów, kosmiczny teleskop NASA Webb ujawnia supermasywną czarną dziurę w sercu Drogi Mlecznej

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA. Źródło: Laboratorium obrazów koncepcyjnych Goddard Space Flight Center NASA

Webb sprosta wyzwaniu, jakim są zagadkowe supermasywne rozbłyski czarnej dziury, które okazały się zarówno intrygujące, jak i frustrujące dla astronomów.

W pierwszym roku działalności NASA‘s Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba Połączysz siły w globalnym wspólnym wysiłku, aby stworzyć obraz bezpośredniego otoczenia masywnego bloku Czarna dziura w naszym sercu droga Mleczna galaktyka. Teleskop Event Horizon (EHT) jest najbardziej znany z pierwszego zdjęcia „cienia” czarnej dziury w sercu galaktyki M87, a teraz skierował swoje wysiłki na bardziej złożone środowisko Sagittarius A*, ogromnej Drogi Mlecznej. Czarna dziura. Podczas gdy rdzeń M87 stanowił cel statyczny, łuk A* wyświetla co godzinę tajemnicze błyskające rozbłyski, co utrudnia strzelanie. Webb pomoże w swoich zdjęciach w podczerwieni regionu czarnej dziury, dostarczając danych o tym, kiedy istnieją rozbłyski, które będą cennym punktem odniesienia dla zespołu EHT.

Widok wielofalowy łuku A *

Ogromny wir gorącego gazu świeci światłem podczerwonym, wskazując przybliżoną lokalizację supermasywnej czarnej dziury w sercu naszej Drogi Mlecznej. To złożone zdjęcie o wielu długościach fali zawiera światło w bliskiej podczerwieni uchwycone przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a i było najostrzejszym zdjęciem w podczerwieni, jakie kiedykolwiek wykonano w centrum galaktyki, kiedy zostało opublikowane w 2009 roku. nazwany Sagittarius A*, skomplikował współpracę z Event Horizon Telescope (EHT) w celu stworzenia bliższego i bardziej szczegółowego obrazu. Podczas gdy sama czarna dziura nie emituje światła i dlatego nie może być wykryta przez teleskop, zespół EHT pracuje nad jej uchwyceniem, uzyskując wyraźny obraz gorącego, świecącego pyłu i gazu bezpośrednio ją otaczającego. Źródło: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI

Na odizolowanych szczytach górskich na całej planecie naukowcy czekają na wiadomość, że noc jest nocą: zakończono złożoną koordynację dziesiątek teleskopów na Ziemi iw kosmosie, pogoda jest przejrzysta, problemy techniczne rozwiązano – metaforyczne gwiazdy są wyrównane. Czas spojrzeć na supermasywną czarną dziurę w sercu naszej Drogi Mlecznej.

READ  6-letni chłopiec znajduje ząb zwierzęcia podczas wędrówki po rezerwacie przyrody Dinosaur Hill w Michigan

Planowanie Sudoku, jak nazywają to astronomowie, odbywa się każdego dnia kampanii obserwacyjnej za pośrednictwem współpracy z Teleskopem Event Horizon (EHT) i wkrótce będą mieli nowego gracza do rozważenia; Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA dołączy do tych wysiłków. Podczas pierwszej listy obserwacji Webba astronomowie wykorzystają jego moc w obrazowaniu w podczerwieni, aby stawić czoła niektórym wyjątkowym i trwałym wyzwaniom stawianym przez czarną dziurę Drogi Mlecznej, zwaną Sagittarius A* (Sgr A*; gwiazdka jest wymawiana jako „gwiazda”).

W 2017 roku EHT wykorzystał połączone siły obrazowania ośmiu obiektów radioteleskopów na całej planecie, aby uchwycić pierwszy historyczny widok regionu bezpośrednio otaczającego supermasywną czarną dziurę w galaktyce M87. Sgr A* jest bliżej, ale ciemniejsza niż czarna dziura M87, a unikalne migoczące rozbłyski w otaczającej ją materii zmieniają wzorzec światła co godzinę, stanowiąc wyzwanie dla astronomów.

Wyświetlanie wielu długości fali obrazu łuku A * kompas

Źródło: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI

„Supermasywna czarna dziura w naszej galaktyce jest jedyną, o której wiadomo, że zawiera ten rodzaj poświaty i chociaż to bardzo utrudnia zrobienie zdjęcia regionu, sprawia również, że Sagittarius A* jest bardziej interesujący z naukowego punktu widzenia” – powiedział astronom Farhad Yousefzadeh. . , który jest profesorem w Uniwersytet Północno-Zachodni oraz główny badacz w programie monitorowania Sgr A* firmy Webb.

Rozbłyski są spowodowane chwilowym, ale intensywnym przyspieszeniem cząstek wokół czarnej dziury do znacznie wyższych energii, z odpowiednią emisją światła. Istotną zaletą obserwacji Sgr A* za pomocą Webba jest możliwość jednoczesnego i ciągłego przechwytywania danych w dwóch długościach fal podczerwieni (F210M i F480M), z pozycji teleskopu poza Księżycem. Webb będzie miał ciągły widok, obserwując cykle wypalania i chłodzenia, które zespół EHT może wykorzystać jako punkt odniesienia z własnymi danymi, dając w rezultacie wyraźniejszy obraz.

Źródło lub mechanizm, który powoduje rozbłyski Sgr A*, jest przedmiotem wielu dyskusji. Odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób rozbłyski Sgr A* zaczynają się, osiągają szczyt i rozpraszają, mogą mieć daleko idące implikacje dla przyszłych badań czarnych dziur, a także cząstek i osocze Fizyka, nawet rozbłyski słońca.

Galaktyczny region centralny w bliskiej podczerwieni

Gorący gaz krąży wokół supermasywnego obszaru czarnej dziury Drogi Mlecznej, oświetlony w świetle bliskiej podczerwieni uchwyconym przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Opublikowane w 2009 roku z okazji Międzynarodowego Roku Astronomii zdjęcie było najostrzejszym w historii obrazem w podczerwieni centrum galaktyki. Nadchodzący Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego start zaplanowano na grudzień 2021 r., będzie kontynuował te poszukiwania, łącząc precyzję siły Hubble’a z większą zdolnością wykrywania promieniowania podczerwonego. Obserwacje rozbłysków Webba w tym regionie będą szczególnie interesujące dla astronomów, których nie zaobserwowano wokół żadnej innej supermasywnej czarnej dziury, a przyczyna jest nieznana. Rozbłyski skomplikowały współpracę z Teleskopem Event Horizon (EHT) polegającą na uchwyceniu obrazu regionu bezpośrednio otaczającego czarną dziurę, a dane podczerwone Webba mają znacznie pomóc w stworzeniu czystego obrazu. Źródło: NASA, ESA, STScI i Q. Daniel Wang (UMass)

„Czarne dziury są po prostu niesamowite” – powiedziała Sera Markov, astronom z zespołu badawczego Webb Sgr A * i wiceprzewodnicząca Rady Naukowej w EHT. „Powodem, dla którego naukowcy i agencje kosmiczne na całym świecie wkładają tyle wysiłku w badanie czarnych dziur, jest to, że są to najbardziej ekstremalne środowiska w znanym wszechświecie, w których możemy poddać nasze podstawowe teorie, takie jak ogólna teoria względności, praktycznym testom”.

READ  Czarna dziura wyzwala przedwczesną eksplozję supernowej - pierwsza obserwacja zupełnie nowego typu supernowej

Czarne dziury, przewidziane przez Alberta Einsteina w ramach jego Ogólnej teorii względności, są w pewnym sensie przeciwieństwem tego, co sugeruje ich nazwa – zamiast pustej dziury w przestrzeni, czarne dziury są najgęstszymi i ciasno upakowanymi obszarami materii. . Pole grawitacyjne czarnej dziury jest tak silne, że zniekształca tkankę przestrzeni wokół siebie, a każda materia, która zbliża się zbyt blisko, pozostaje tam na zawsze, wraz z wszelkim emitowanym przez nią światłem. Dlatego czarne dziury wydają się „czarne”. Każde światło wykryte przez teleskopy nie pochodzi z samej czarnej dziury, ale z otaczającego ją obszaru. Naukowcy nazywają ostateczną wewnętrzną krawędź tego światła horyzontem zdarzeń, stąd nazwa współpracy EHT.

Zdjęcie M87 z EHT było pierwszym bezpośrednim, wizualnym dowodem na to, że przewidywania Einsteina dotyczące czarnej dziury były prawidłowe. Czarne dziury wciąż stanowią podstawę dowodową dla teorii Einsteina, a naukowcy mają nadzieję, że starannie zestawione obserwacje Sgr A* na wielu długościach fali przez EHT, Webba, promieniowanie rentgenowskie i inne obserwatoria zawężą margines błędu w obliczeniach ogólnej teorii względności, a może nie wskazują na nowe światy fizyki Teraz to rozumiemy.

Jakkolwiek ekscytująca może być perspektywa nowego zrozumienia i/lub nowej fizyki, zarówno Markov, jak i Zadeh zauważają, że to dopiero początek. “To jest proces. Na początku prawdopodobnie będziemy mieć więcej pytań niż odpowiedzi” – powiedział Markov. Zespół badawczy Sgr A * planuje w nadchodzących latach więcej czasu z Webbem, aby być świadkiem dodatkowych zdarzeń zapłonowych i zbudować bazę wiedzy, i identyfikować wzorce z przypadkowych rozbłysków Najwyraźniej wiedza zdobyta podczas badania Sgr A* zostanie następnie zastosowana do innych czarnych dziur, aby zobaczyć, co jest fundamentalne dla ich natury, w porównaniu z tym, co czyni czarną dziurę wyjątkową.

Tak więc stresujące planowanie Sudoku będzie trwało przez jakiś czas, ale astronomowie zgadzają się, że warto. „To najszlachetniejsza rzecz, jaką ludzie mogą zrobić, poszukiwanie prawdy” – powiedział Zadeh. “To leży w naszej naturze. Chcemy wiedzieć, jak działa wszechświat, ponieważ jesteśmy częścią wszechświata. Czarne dziury mogą zawierać wskazówki do niektórych z tych wielkich pytań”.

READ  Posłuchaj twórczości unoszącej się na powierzchni Marsa! NASA wydaje pierwszy dźwięk buczenia wirników helikoptera

Teleskop Webb NASA będzie wiodącym obserwatorium kosmicznym na następną dekadę, badającym każdy etap kosmicznej historii – od naszego Układu Słonecznego po najdalsze możliwe do zaobserwowania galaktyki we wczesnym Wszechświecie i wszystko pomiędzy. Webb ujawni nowe i nieoczekiwane odkrycia oraz pomoże ludzkości zrozumieć pochodzenie wszechświata i nasze w nim miejsce. Webb to międzynarodowy program prowadzony przez NASA wraz z partnerami ESA (Europejską Agencją Kosmiczną) i Kanadyjską Agencją Kosmiczną.