Kann ich ein Schwarzes Loch zu sehen? Ob wir eines Tages?

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In den verschlungenen Hallen schwarze Löcher kollidieren zwei grundlegende Theorien beschreiben unsere Welt. Gibt es schwarze Löcher wirklich? Es scheint, dass ja. Kann ich zulassen, dass die grundlegenden Probleme, die auftauchen bei näherer Betrachtung von schwarzen Löchern? Unbekannt. Um zu verstehen, was zu tun haben, die Wissenschaftler, haben ein wenig eintauchen in die Geschichte der Erforschung dieser ungewöhnlichen Objekte. Und wir beginnen mit der Tatsache, dass von allen Kräften, die es in der Physik gibt es eine, die wir überhaupt nicht verstehen: die Schwerkraft.

Schwerkraft — Schnittpunkt der fundamentalen Physik und Astronomie, die Grenze, auf dem sich die zwei grundlegenden Theorien beschreiben unsere Welt: die Quantentheorie und die Theorie der Raumzeit und der Gravitation Einstein, Sie ist die Allgemeine Relativitätstheorie.

Schwarze Löcher und Gravitation

Diese zwei Theorien scheinen sich zu widersprechen. Und es ist auch kein Problem. Es gibt Sie in verschiedenen Welten, die Quantenmechanik beschreibt sehr kleines und beschreibt OTO ist sehr groß.

Nur wenn man zum extrem kleinen Ausmaße und der extremen Schwerkraft, diese beiden Theorien konfrontiert und irgendwie einer von Ihnen unrichtig. Jedenfalls, so folgt aus der Theorie.

Aber es gibt im Universum einen Ort, wo könnten wir tatsächlich Zeuge dieses Problem, und vielleicht sogar zu lösen: die Grenze des schwarzen Loches. Genau hier treffen wir die Extreme Gravitation. Nur hier gibt es ein Problem: niemand hat jemals «gesehen» das schwarze Loch.

Was ist ein Schwarzes Loch?

Stellen Sie sich vor, dass das ganze Drama in der physischen Welt entfaltet sich im Theater von Zeit und Raum, aber die Gravitation ist die einzige Kraft, die wirklich verändert das Theater, in dem Sie spielt.

Die Schwerkraft steuert das Universum, kann aber auch nicht sein Kraft im herkömmlichen Sinne. Einstein beschrieb Sie als eine Folge der Verformung der Raumzeit. Und vielleicht ist es einfach nicht passt im Standard-Modell der Teilchenphysik.

Wenn sehr große Sterne explodieren am Ende Ihrer Lebensdauer, die innerste Teil fällt unter dem Einfluss der eigenen Gravitation, da zur Aufrechterhaltung des Drucks, der gegen die Schwerkraft wirkenden, nicht mehr genug Treibstoff. Am Ende ist die Gravitation immer noch in der Lage, die Kraft ausüben, wie es ist.

Die Materie zusammenbricht und keine Kraft in der Natur nicht verlassen kann, dieses Kollaps.

Für die unendliche Zeit der Stern kollabiert in unendlich kleine Punkt: Singularität, oder nennen wir es ein Schwarzes Loch. Aber in einer endlichen Zeit, natürlich, stellare Kern kollabiert in etwas, das endliche Maße, und immer noch eine riesige Masse in einem unendlich kleinen Bereich. Und auch Schwarzes Loch genannt wird.

Schwarze Löcher nicht saugen alles um sich herum

Es ist bemerkenswert, dass die Idee, dass ein Schwarzes Loch unweigerlich saugen alles in sich, — ist falsch

Eigentlich egal, вращаетесь Sie um einen Stern oder ein Schwarzes Loch, gebildet aus den Sternen, es spielt keine Rolle, wenn die Masse gleich bleibt. Die gute alte Zentrifugalkraft und Ihr Drehimpuls bleiben Sie sicher und lassen Sie nicht fallen.

Und nur wenn Sie Ihre Raketen-Bremsen, Rotation zu unterbrechen, beginnen Sie nach innen fallen.

Jedoch sobald Sie beginnen zu fallen in ein Schwarzes Loch, Sie werden allmählich zu beschleunigen, bis die alle höhere Geschwindigkeiten, bis Sie schließlich Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Warum die Quantentheorie und die Allgemeine Relativitätstheorie unvereinbar?

Im Moment geht alles Asche, weil in übereinstimmung mit der Allgemeinen Relativitätstheorie nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit.

Licht ist ein Substrat verwendet, in der Quanten-Welt für den Austausch von Kräften und den Transport von Informationen im Makrokosmos. Licht bestimmt, wie schnell können Sie verbinden Ursache und Wirkung. Wenn Sie schneller als das Licht bewegen, können Sie sehen, die Ereignisse und die Dinge zu ändern, bevor Sie auftreten. Und dies hat zwei Auswirkungen:

  • An der Stelle, wo Sie Lichtgeschwindigkeit erreichen, fallen nach innen, Sie müssen auch Fliegen von diesem Punkt auf eine noch höhere Geschwindigkeit, was unmöglich scheint. Daher die gewöhnliche physische Weisheit wird Ihnen sagen, dass nichts das schwarze Loch verlassen kann, bricht diese Barriere, die nennen wir auch «Ereignishorizont».
  • Daraus folgt auch, dass plötzlich verletzt die grundlegenden Prinzipien der Erhaltung der Quanteninformation.

Ob das wahr ist und wie wir modifizieren die Theorie der Schwerkraft (oder der Quantenphysik) — Fragen, auf der Suche nach Antworten auf sehr viele Physiker. Und keiner von uns kann sagen, mit welchen Argumenten kommen wir in der Summe.

Gibt es schwarze Löcher?

Offensichtlich ist diese Aufregung gerechtfertigt wäre nur dann, wenn schwarze Löcher tatsächlich existieren in diesem Universum. So gibt es Sie?

Im letzten Jahrhundert bewiesen überzeugend, dass einige Doppelsterne mit einer intensiven Röntgenstrahlung tatsächlich sind die stars, коллапсировавшими in schwarze Löcher.

Darüber hinaus in den Zentren der Galaxien finden wir oft Beweise riesigen, dunklen Konzentrationen Masse. Es kann Supermassive Versionen von schwarzen Löchern, wahrscheinlich gebildet in den Prozess der Verschmelzung einer Vielzahl von Sternen und Gaswolken, die eingetaucht in das Zentrum der Galaxis.

Überzeugende Beweise, aber Indizien. Gravitationswellen haben uns zumindest «hören» die Verschmelzung von schwarzen Löchern, aber die Signatur Ereignishorizont immer noch schwer und wir noch nie «gesehen» schwarzen Löcher bisher — Sie sind einfach zu klein, zu weit und in den meisten Fällen, auch schwarze.

Wie sieht ein Schwarzes Loch?

Wenn man direkt in ein Schwarzes Loch, Sie sehen die schwärzeste Dunkelheit, die man sich vorstellen kann.

Aber die unmittelbare Umgebung des schwarzen Loches kann hell genug sein, weil Gaza gedreht in einer Spirale nach innen — bewegen sich ohne Abzug darauf wegen Widerstand gegen die magnetischen Felder, die Sie transportieren.

Durch das magnetische Reibung Gas erhitzt enormen Temperaturen in ein paar Dutzend Milliarden Grad und beginnt zu emittieren UV-und Röntgenstrahlung.

Ультрагорячие Elektronen in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld in Gaza, beginnen produzieren Intensive Radiowellen. Also, schwarze Löcher Leuchten können und werden umgeben von einem flammenden Ring, leuchtend auf verschiedenen Wellenlängen.

Feuernova mit schwarz-schwarzem Zentrum

Und doch, im Herzen der Ereignishorizont fängt, wie ein Raubvogel, jedes Photon, die sich zu nahe kommen.

Da der Raum gekrümmt riesigen Masse des schwarzen Lochs, Track Lichter sind auch verbogen und bilden auch fast konzentrische Kreise um das schwarze Loch, ähnlich wie die Serpentinen rund um das Tiefe Tal. Dieser Effekt Ringe des Lichts berechnet wurde bereits im Jahr 1916 berühmter Mathematiker David Gilbert nur ein paar Monate nachdem Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie.

Nach mehrmaligen durchforsten des schwarzen Loches, einige Lichtstrahlen können fliehen, andere werden in den Horizont der Ereignisse. Auf diesem komplizierten Weg des Lichts können Sie buchstäblich einen Blick in ein Schwarzes Loch. Und «nichts», die Ihrem look erscheinen, wird Ereignishorizont.

Wenn Sie ein Foto aufgenommen haben schwarzen Lochs, würden Sie sehen, einen schwarzen Schatten umgeben von leuchtenden Nebel des Lichts. Wir nannten dieses Merkmal der Schatten des schwarzen Lochs.

Bemerkenswert ist, dass dieser Schatten scheint mehr, als man erwarten würde, wenn man als Startpunkt Durchmesser Ereignishorizont. Der Grund dafür ist, dass das schwarze Loch wirkt wie eine riesige Linse, verstärkt sich.

Die Umgebung des Schattens wird dargeboten von einem kleinen «Photon-Ring» wegen des Lichts, das kreist um das schwarze Loch fast ewig. Außerdem sehen Sie mehr lichtringe, die auftreten, in der Nähe von den Ereignishorizont, aber концентрирующихся um den Schatten des schwarzen Lochs wegen der Lensing-Effekt.

Fantasie oder Realität?

Kann ein Schwarzes Loch sein schiere Fiktion, das ist, dass auf einem Computer simuliert werden? Oder Sie können ihn in der Praxis sehen? Antwort: vielleicht.

Im Universum gibt es zwei relativ nahe gelegenen Supermassive schwarze Löcher, die so groß und nah, dass Ihre Schatten versiegelt werden können mit Hilfe moderner Technologien.

Im Zentrum unserer Milchstraße gibt es schwarze Löcher im Abstand von 26 000 Lichtjahren mit einer Masse von 4 Millionen mal die Masse der Sonne und das schwarze Loch in einer riesigen elliptischen Galaxie M87 (Messier 87) mit einer Masse von 3-6 Milliarden Solar.

M87 tausendmal Lesen, aber tausend mal schwerer und tausendmal mehr, so dass beide Objekte haben etwa einen Durchmesser Schatten eines projizierten in den Himmel.

Erkennen Senf Korn in New York aus Europa

Durch Zufall einfache Theorie der Strahlung voraussagen, dass für beide Objekte die Strahlung erzeugt in der Nähe von den Ereignishorizont, ertönt auf den Frequenzen von 230 Hz und höher.

Die meisten von uns konfrontiert mit diesen Frequenzen nur dann, wenn uns gerade geht durch den Scanner in einem modernen Flughafen. Schwarze Löcher ständig in Ihnen Baden.

Bei dieser Strahlung sehr kurzer Wellenlänge in der Größenordnung Millimeter — das leicht absorbiert Wasser. Um das Teleskop beobachten konnte kosmische Millimeterwellen, es sollte hoch oben auf einem trockenen Berg, um zu vermeiden, die die Absorption der Strahlung in der Troposphäre der Erde.

In der Tat, wir brauchen mm-Teleskop, das in der Lage sehen, ein Objekt so groß wie ein Senfkorn in New York, während irgendwo in den Niederlanden. Dieses Teleskop wird tausendmal зорче Weltraumteleskop «Hubble» und für Millimeterwellen Wellen die Größe eines solchen Teleskops wird mit den Atlantik oder mehr.

Das virtuelle Teleskop mit der Größe der Erde

Zum Glück brauchen wir nicht überziehen die Erde mit einem einzigen радиотарелкой, weil wir bauen ein virtuelles Teleskop mit der gleichen Auflösung, die Kombination von Daten mit Teleskopen in verschiedenen Bergen auf der ganzen Erde.

Diese Methode nennt man апертурным Synthese und einer sehr langen Basis интерферометрией (VLBI). Die Idee ist ganz die alte und bewährte von mehreren Jahrzehnten, aber erst jetzt wurde es möglich, anwenden bei höheren Frequenzen.

Erste erfolgreiche Experimente haben gezeigt, dass die Strukturen der Ereignishorizont untersucht werden können in solchen Frequenzen. Jetzt gibt es alles notwendige für die Durchführung eines solchen Experiments im großen Maßstab.

Die arbeiten sind bereits im Gange

Das Projekt BlackHoleCam ist ein Europäisches Projekt, das endgültige Bild, Messung und das Verständnis von astrophysikalischen schwarzen Löchern. Das Europäische Projekt ist Teil der globalen Kollaboration — Consortium Event Horizon Telescope, das mit mehr als 200 Wissenschaftlern aus Europa, Amerika, Asien und Afrika. Zusammen wollen Sie machen das erste Bild des schwarzen Loches.

Im April 2017 Sie beobachteten galaktischen Zentrum und M87 mit Hilfe von acht Teleskopen in den sechs verschiedenen Bergen in Spanien, Arizona, Hawaii, Mexiko, Chile und Südpol.

Alle Teleskope wurden mit den genauen Atomuhr für eine genaue Synchronisation Ihrer Daten. Die Wissenschaftler nahmen mehrere Petabyte Rohdaten, Dank überraschend guter Witterung auf der ganzen Welt in dieser Zeit.

Foto eines schwarzen Lochs

Wenn die Wissenschaftler in der Lage Ereignishorizont zu sehen, werden Sie wissen, dass die Probleme, die entstehen auf der Kreuzung der Quantentheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie, nicht Abstrakt, sondern sehr Real. Vielleicht ist es dann Sie zu lösen.

Sie können dies tun, wenn Sie mehr klare Bilder der Schatten der schwarzen Löcher, oder verfolgen die Sterne und Pulsare auf Ihrem Weg rund um schwarze Löcher, mit allen verfügbaren Methoden zur Erforschung dieser Objekte.

Vielleicht ist es schwarze Löcher werden unseren exotischen Labors in der Zukunft.

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