Astronomia

Fotocamera che raggiunge l'orizzonte degli eventi

Fotocamera che raggiunge l'orizzonte degli eventi

Questa domanda mi è venuta in mente dopo aver letto questo.

Penso che sia lecito ritenere che la telecamera presumibilmente lanciata non raggiungerebbe l'orizzonte degli eventi in un unico pezzo. Quindi la mia domanda è:

Se faccio cadere una telecamera in un buco nero, verrà distrutta prima che raggiunga l'orizzonte degli eventi, e se sì, perché?


Se il buco nero non ha materia circostante, quindi non ci sono radiazioni violente generate dall'accrescimento o simili, allora dipende ancora dalla massa del buco nero. Se è nell'ordine di migliaia di masse solari o più, è possibile che una telecamera realistica sopravviva alla caduta libera verso l'orizzonte. Questo è essenzialmente un non-problema per i buchi neri supermassicci. D'altra parte, i buchi neri più piccoli sono un po' più punitivi.

Per la gravità newtoniana con potenziale $Phi$, in un frame in caduta libera, una particella a $x^k$ vicino all'origine del frame sarà accelerata a $$frac{mathrm{d}^2x^j} {mathrm{d}t^2} = -frac{partialPhi}{partial x^j} = -frac{partial^2Phi}{partial x^jpartial x^k }x^k ext{,}$$ dove le derivate seconde del potenziale, $Phi_{,jk}$, formano la cosiddetta campo gravitazionale di marea. Poiché $Phi = -GM/r$ per una sorgente puntiforme, dovresti aspettarti che le forze di marea su un oggetto in caduta libera siano proporzionali a $GM/r^3$ volte la dimensione dell'oggetto. Quindi, al raggio di Schwarzschild, questo è dell'ordine di $c^6/(GM)^2$.

Ovviamente i buchi neri non sono newtoniani. Tuttavia, si scopre che per il buco nero non rotante e non caricato (Schwarzschild), la caduta libera radiale di una particella di prova ha la stessa forma della teoria newtoniana, tranne che nella coordinata radiale di Schwarzschild (non la distanza radiale) e il tempo proprio di la particella (non il tempo universale), quindi quanto sopra è essenzialmente corretto anche per i buchi neri di Schwarzschild.

Per essere relativisticamente corretti, le forze di marea su un oggetto in caduta libera sono descritte dall'equazione della deviazione geodetica, in cui la parte gravitoelettrica della curvatura di Riemann fornisce le forme del tensore di marea: $$frac{mathrm{D}^2x ^alpha}{mathrm{d} au^2} = -R^alpha{}_{mueta u} u^mu u^ u x^eta ext{.}$ $ Nello spaziotempo di Schwarzschild, questo risulta essere $+2GM/r^3$ nella direzione radiale, allungando l'oggetto in caduta libera, e $-GM/r^3$ nelle direzioni ortogonali, comprimendolo. Questo allungamento e compressione dovuto alle forze di marea gravitazionali è talvolta chiamato spaghettificazione.

Alcuni numeri di esempio: supponiamo che le dimensioni della fotocamera siano dell'ordine di $ 0,1,mathrm{m}$. Le seguenti sono le accelerazioni di marea approssimate vicino all'orizzonte per buchi neri di diversi multipli di masse solari:

  • $Msim 10,mathrm{M_odot}$: $sim 10^6$ gravità terrestre;
  • $Msim 10^4,mathrm{M_odot}$: $sim 1$ gravità terrestre;
  • $Msim 10^6,mathrm{M_odot}$: $sim 10^{-4}$ Gravità terrestre.

La curvatura attorno a un buco nero rotante è più complicata, ma la morale della storia è sostanzialmente la stessa.


Se faccio cadere una telecamera in un buco nero, verrà distrutta prima che raggiunga l'orizzonte degli eventi?

Credo di si. Penso anche che verrà distrutto prima che le forze di marea abbiano effetto.

Se è così, perché?

Perché altrimenti finirebbe per cadere più velocemente della velocità della luce.

Sembra strano, lo so, ma dai un'occhiata al ritardo di Shapiro: "la velocità di un'onda luminosa dipende dalla forza del potenziale gravitazionale lungo il suo percorso". Oppure vedi Deviazione e ritardo della luce del professor Ned Wright: "in un senso molto reale, il ritardo sperimentato dalla luce che passa un oggetto massiccio è responsabile della deflessione della luce":

In alternativa, vedi questo articolo PhysicsFAQ di Don Koks: "questa differenza di velocità è proprio quella sopra indicata dagli osservatori del soffitto e del pavimento". Si riferisce al modo in cui Einstein ha detto che la luce si curva perché la velocità della luce varia con la posizione. Vedi i documenti digitali di Einstein per esempi di ciò. Eccone uno del 1920, vedi il secondo paragrafo:

La luce non si curva perché lo spaziotempo è curvo. Einstein non l'ha mai detto. Si curva perché la velocità della luce è inferiore a un'altitudine inferiore, un po' come si curvano le onde sonar:


Quanto al motivo per cui questo non è risaputo, non lo so. C'è questo mito che Einstein abbia rinunciato a una velocità variabile della luce nel 1911, ma non l'ha fatto, vedi questo articolo di Wikipedia e questo esempio del 1914. Non so nemmeno perché la ragione per cui la materia cade non è risaputo. Conosci la produzione di coppie, la diffrazione di elettroni e la natura ondulatoria della materia, pensa a un elettrone come a un'onda che gira su un percorso chiuso, quindi semplificalo in un percorso quadrato, come questo:

Gli orizzontali si piegano verso il basso, quindi l'elettrone cade. Può essere qualcosa di più semplice? Ad ogni modo, la tua telecamera cade perché la velocità della luce si riduce con l'altitudine. Al giorno d'oggi tendiamo a chiamarla velocità "coordinata" della luce, anche se Einstein la chiamava semplicemente velocità della luce. Ma indipendentemente da come lo chiamiamo, non devi essere il cervello della Gran Bretagna, o il cervello della Francia, per risolvere quella metà, c'è un qualche tipo di problema. A questo punto la telecamera scenderà alla velocità della luce "coordinata" in quella posizione. E non rallenterà. Le cose cadono sempre più velocemente, non più lentamente. Ma la materia non può andare più veloce della luce, a causa della natura ondulatoria della materia. Quando la materia è fatta di onde, non c'è modo che la materia possa muoversi più velocemente della velocità di quelle onde.

Allora cosa succederà? Non vedo altra opzione: quell'onda deve rompere. Anche in questo caso sembra strano, ma dai un'occhiata a una vecchia versione dell'articolo sul firewall su Wikipedia. Segui il collegamento di riferimento 7 a Gamma-Ray Bursters e Lorentzian Relativity di Friedwardt Winterberg: "Se l'equilibrio delle forze che tengono insieme le particelle elementari viene distrutto vicino all'orizzonte degli eventi, tutta la materia verrebbe convertita in particelle di massa a riposo zero che potrebbero spiegare il grande rilascio di energia dei lampi di raggi gamma". Penso che questo sia quello che succede alla tua telecamera. Veloce! Si trasforma in un lampo di raggi gamma. Sarebbe come una bomba atomica, ma molto più efficiente. Quindi assicurati di farlo cadere da una distanza di sicurezza.


Osservatore che si avvicina all'orizzonte degli eventi (enorme) del buco nero black

Quanto più l'osservatore sarà vicino all'orizzonte degli eventi, tanto maggiore sarà la dilatazione del tempo.
Come sappiamo, se l'osservatore O1 ha un orologio, un altro osservatore O2 molto lontano dal buco nero vedrà l'orologio O1 "rallentare"
quando O1 si avvicina all'orizzonte degli eventi. Il limite è che l'orologio O1 "si ferma" all'orizzonte degli eventi.

Ma cosa vedrà O1?
O1 vedrà che l'orologio O2 sta "accelerando" mentre O1 si sta avvicinando all'orizzonte degli eventi. Il limite è che l'orologio O1 andrà a una " velocità" infinita
quando O1 raggiunge l'orizzonte degli eventi.

O1 Observer sta anche guardando alla galassia che circonda il buco nero, vedrà tutte le stelle che si muovono intorno al centro della galassia (dove si trova il buco nero) muoversi "sempre più velocemente" mentre si avvicina all'orizzonte degli eventi.
A causa della dilatazione dello spazio (necessaria, altrimenti vedrà le stelle muoversi più velocemente della luce) quelle stelle verranno rilevate sempre più vicino all'osservatore O1.
Anche tutte le galassie lontane verranno osservate sempre più da vicino man mano che l'osservatore O1 si avvicina all'orizzonte degli eventi.
Tutti i fotoni in arrivo dalle stelle della galassia e da tutte le altre galassie avranno una frequenza misurata da O1 che aumenta quanto più O1 si avvicina all'orizzonte degli eventi.
Quando sarà così vicino all'orizzonte degli eventi che 1s per lui è 1 miliardo di anni per le stelle della galassia, riceverà in un solo secondo tutti i fotoni inviati da tutte le stelle per 1 miliardo di anni con una frequenza 31,5 10^15 volte la frequenza originaria.
Questo dovrebbe bruciare l'osservatore appena prima di raggiungere l'orizzonte degli eventi.

Ma poiché tutte le stelle circostanti della galassia saranno più vicine a lui (dilatazione spaziale), sarebbe possibile che la loro forza gravitazionale cambi la posizione dell'orizzonte degli eventi per l'osservatore O1?


L'Event Horizon Telescope osserva un getto alimentato da un buco nero

Un anno fa, la collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha pubblicato la prima immagine di un buco nero nella vicina radiogalassia M87. La collaborazione ha ora estratto ulteriori nuove informazioni dai dati EHT sul lontano quasar 3C 279, consentendo loro di visualizzare nei minimi dettagli mai un getto relativistico che si ritiene provenga dalle vicinanze di un buco nero supermassiccio. Nuove analisi, guidate da Jae-Young Kim del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, in Germania, hanno permesso alla collaborazione di risalire al punto di lancio del jet, vicino al punto in cui si origina la radiazione violentemente variabile proveniente da tutto lo spettro elettromagnetico. I risultati sono pubblicati nel numero di aprile 2020 di Astronomia e astrofisica.

La collaborazione EHT sta continuando a estrarre informazioni dai dati rivoluzionari raccolti nella sua campagna globale di aprile 2017. Un obiettivo delle osservazioni era una galassia distante 5 miliardi di anni luce nella costellazione della Vergine che gli scienziati classificano come un quasar perché una fonte di energia ultraluminosa al suo centro brilla e tremola mentre il gas cade in un gigantesco buco nero. Questo obiettivo, etichettato 3C 279, contiene un buco nero circa 1 miliardo di volte più massiccio del nostro sole. Getti di plasma gemelli simili a manichette antincendio eruttano dal buco nero e dal sistema di dischi a velocità vicine alla velocità della luce, una conseguenza delle enormi forze liberate mentre la materia scende nell'immensa gravità del buco nero.

Per catturare la nuova immagine, l'EHT utilizza una tecnica chiamata interferometria a linea di base molto lunga (VLBI), che sincronizza e collega le antenne radio in tutto il mondo. Combinando questa rete per formare un enorme telescopio virtuale delle dimensioni della Terra, l'EHT è in grado di risolvere oggetti di appena 20 microsecondi d'arco nel cielo, l'equivalente di qualcuno sulla Terra che identifica un'arancia sulla luna. I dati registrati in tutti i siti EHT nel mondo vengono trasportati a speciali supercomputer presso il MIT Haystack Observatory e l'MPIfR a Bonn, in Germania, dove vengono combinati. Il set di dati combinato viene quindi accuratamente calibrato e analizzato da un team di esperti, che consente quindi agli scienziati dell'EHT di produrre immagini con i minimi dettagli possibili dalla superficie della Terra.

Per 3C 279, la risoluzione senza precedenti dell'EHT rivela caratteristiche del jet mai viste prima. In particolare, i dati appena analizzati mostrano che il getto normalmente diritto ha alla base una forma contorta inaspettata.

Jae-Young Kim, del Max Planck Institute for Radio Astronomy e autore principale dell'articolo, è entusiasta e allo stesso tempo perplesso: “Sapevamo che ogni volta che apri una nuova finestra sull'universo puoi trovare qualcosa di nuovo. Qui, dove ci aspettavamo di trovare la regione dove si forma il getto andando verso l'immagine più nitida possibile, troviamo una specie di struttura perpendicolare. È come trovare una forma molto diversa aprendo la più piccola matrioska”.

Colin Lonsdale, direttore del MIT Haystack Observatory e vicepresidente del consiglio direttivo dell'EHT, spiega: “Questo array è stato sviluppato specificamente allo scopo di visualizzare le ombre dei buchi neri, ma come spesso accade nella scienza, le capacità migliorate portano a scoperte inaspettate . Questo risultato sorprendente per 3C 279 è un buon esempio, fornendo nuove informazioni sul processo di formazione del getto che sfidano la comprensione attuale”.

"I risultati sono molto sorprendenti", afferma Kazunori Akiyama, Jansky Fellow del National Radio Astronomy Observatory presso il MIT Haystack Observatory. Akiyama ha sviluppato tecniche di imaging per l'EHT per creare le prime immagini del buco nero in M87, questi algoritmi sono stati utilizzati anche per creare le immagini del quasar 3C 279. "Quando abbiamo osservato il quasar per quattro giorni in una settimana, abbiamo pensato che avremmo non vedere questi cambiamenti dinamici perché la sorgente è così lontana (100 volte più lontana dalla Terra di M87). Ma le osservazioni dell'EHT erano così nitide che per la prima volta abbiamo potuto vedere piccoli cambiamenti nei movimenti dei getti in questo lasso di tempo".

Le opportunità di condurre campagne di osservazione EHT si verificano una volta all'anno all'inizio della primavera, ma la campagna di marzo-aprile 2020 ha dovuto essere annullata in risposta all'epidemia globale di Covid-19. Nell'annunciare la cancellazione, Michael Hecht, astronomo del MIT Haystack Observatory e vicedirettore del progetto EHT, ha concluso che: "Ora dedicheremo la nostra piena concentrazione al completamento delle pubblicazioni scientifiche dai dati del 2017 e ci addentreremo nell'analisi dei dati ottenuti con l'EHT potenziato. array nel 2018. Non vediamo l'ora di effettuare osservazioni con l'array EHT esteso a 11 osservatori nella primavera del 2021".

I singoli telescopi coinvolti nella collaborazione EHT sono: l'Atacama Large Millimeter Telescope, l'Atacama Pathfinder EXplorer, il Greenland Telescope (dal 2018), l'IRAM 30-meter Telescope, l'IRAM NOEMA Observatory (previsto nel 2021), il Kitt Peak Telescope ( previsto nel 2021), il James Clerk Maxwell Telescope, il Large Millimeter Telescope, il Submillimeter Array, il Submillimeter Telescope e il South Pole Telescope.

Il consorzio EHT è composto da 13 istituti interessati: Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe-Universität Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max-Planck -Institut für Radioastronomie, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University e Smithsonian Astrophysical Observatory.


4 risposte 4

È abbastanza vero che le coordinate di Schwarzschild si comportano male vicino all'orizzonte, ma ci sono molti altri sistemi di coordinate che possiamo usare. La mia risposta alla domanda che ho collegato sopra utilizza le coordinate Gullstrand-Painlevé, ma puoi anche usare le coordinate Eddington-Finkelstein o Kruskal-Szekeres. La conclusione è la stessa in tutti i sistemi di coordinate: una volta che hai attraversato l'orizzonte degli eventi non c'è modo di tornare indietro.

L'altra persona sta probabilmente pensando al concetto di velocità di fuga. Ci sono persone che affermano che nessuna astronave artificiale sarebbe mai potuta andare nello spazio perché non possono raggiungere la velocità di fuga per la terra. Quello che non riescono a riconoscere è che la velocità di fuga per la terra non è una costante, dipende da quanto sei alto sopra la superficie.

Quindi quello che fai per entrare nello spazio è raggiungere la velocità di fuga all'altezza sopra la superficie in cui ti trovi. Ciò si ottiene in pratica mantenendo una produzione di energia fino a $v(t) = v_< ext>(h)$ dove $h = y(t)$ è la distanza verticale del veicolo spaziale dalla superficie terrestre all'istante $t$. (vedi anche questa risposta) Quando tale condizione è soddisfatta, non è necessaria alcuna spinta aggiuntiva e l'astronave fuggirà dalla terra.

Tuttavia, le cose sono diverse nel caso di un buco nero. All'interno dell'orizzonte degli eventi le geodetiche (simili al tempo) dello spaziotempo di Schwarzschild sono curve chiuse che portano inevitabilmente alla singolarità a $r=0$. Un quadro chiaro è dipinto dal diagramma spaziotempo di Kruskal:

Qui, l'orizzonte degli eventi $r=2GM$ è una linea diagonale che biseca l'angolo retto tra gli assi coordinati di Kruskal $X$ e $T$ e la singolarità $r = 0$ è contenuta all'interno della regione blu contrassegnata con $II$. Il vantaggio dell'uso delle coordinate di Kruskal per descrivere lo spaziotempo di Schwarzschild è che i coni di luce (radiali) sono definiti da $X = pm T$ e quindi la struttura causale dello spaziotempo è molto chiara.

In effetti, qualsiasi osservatore all'interno della regione blu dello spaziotempo è condannato. I loro coni di luce sono completamente contenuti in questa regione e la singolarità è inevitabile. Un altro modo interessante per vederlo è semplicemente guardando la metrica di Schwarzschild:

$ds^2 = -left(1-frac<2GM> ight) extt^2 + left(1-frac<2GM> ight)^ <-1> extr^2 + r^2 dOmega_2^2$

dove $dOmega_2^2$ è la metrica su una bisfera unitaria (non preoccuparti di questa parte, contiene solo coordinate angolari e siamo interessati alle curve radiali, cioè curve senza dipendenza angolare).

Ignorando spudoratamente la singolarità delle coordinate a $r=2GM$, vediamo cosa succede su entrambi i lati dell'orizzonte degli eventi. Notiamo che per $r>2GM$ questa metrica ha una firma (-+++). Ma quando $r<2GM$, il fattore davanti a $ extt$ diventa positivo mentre quello davanti a $ extr$ diventa negativo. Quindi per $r<2GM$ la coordinata temporale diventa simile allo spazio e la coordinata spaziale diventa simile al tempo! Così non puoi impedirti di muoverti verso la singolarità più di quanto puoi impedirti di invecchiare.

Al di fuori dell'orizzonte degli eventi (regione $I$ nel diagramma sopra), un buco nero (Schwarzschild) si comporta come qualsiasi altro corpo celeste e puoi benissimo avere orbite stabili e parlare di velocità di fuga in questa regione dello spaziotempo. Ma all'interno dell'orizzonte degli eventi non c'è nemmeno una nozione di velocità di fuga, poiché è definita come la velocità necessaria per raggiungere l'infinito senza forze aggiuntive e tutto all'interno dell'orizzonte degli eventi è completamente tagliato fuori dall'infinito spaziale.


Un orizzonte degli eventi è più comunemente associato ai buchi neri. La luce emessa dall'interno dell'orizzonte degli eventi non può mai raggiungere l'osservatore esterno. Allo stesso modo, qualsiasi oggetto che si avvicina all'orizzonte dal lato dell'osservatore sembra rallentare e non passare mai completamente attraverso l'orizzonte, Ώ] con la sua immagine che diventa sempre più spostata verso il rosso col passare del tempo. Ciò significa che la lunghezza d'onda si allunga man mano che l'oggetto si allontana dall'osservatore. ΐ] L'oggetto viaggiante, tuttavia, non subisce strani effetti e, infatti, attraversa l'orizzonte in un tempo proprio finito.

Tipi più specifici di orizzonte includono gli orizzonti assoluti e apparenti correlati ma distinti trovati attorno a un buco nero. Ancora altre nozioni distinte includono l'orizzonte di Cauchy e Killing, le sfere di fotoni e le ergosfere della particella soluzione di Kerr e gli orizzonti cosmologici rilevanti per la cosmologia e gli orizzonti isolati e dinamici importanti nella ricerca attuale sui buchi neri.


Shep Doeleman: Imaging di buchi neri con l'Event Horizon Telescope

I recenti progressi tecnici e le osservazioni hanno ora dimostrato che l'obiettivo di creare un'immagine di un buco nero è a portata di mano. Usando la tecnica della Very Long Baseline Interferometry (VLBI), in cui parabole radio ampiamente separate sono collegate tra loro per formare un array delle dimensioni della Terra, il nostro gruppo è riuscito a confermare le strutture in scala dell'orizzonte degli eventi in due buchi neri supermassicci: Sagittarius A*, il buco nero da 4 milioni di massa solare al centro della Via Lattea (Nature, 455, 78, '08), e M87, un buco nero da 6 miliardi di massa solare nella galassia ellittica gigante Virgo A (Science, 338, 355, ' 12).Ciò è stato ottenuto estendendo la tecnica VLBI alle frequenze di osservazione e alle larghezze di banda più elevate, che hanno fornito la risoluzione angolare e la sensibilità richieste.

Per ottenere una vera capacità di imaging, una collaborazione internazionale ha sviluppato una strumentazione VLBI di nuova generazione per l'implementazione su una serie globale di strutture con lunghezze d'onda mm e submm. Ciò estende l'attuale array VLBI da 1,3 mm alle linee di base del diametro della Terra per le quali la risoluzione angolare ottenuta è ben abbinata agli orizzonti degli eventi SgrA* e M87. Gli sforzi sono anche mirati a osservazioni di lunghezza d'onda più brevi a 0,87 mm, dove le linee di base globali possono raggiungere una risoluzione di <20 microsecondi d'arco. Questo nuovo array è chiamato Event Horizon Telescope (EHT).

Le osservazioni dell'EHT mirano alla modellazione e all'imaging di forti firme della relatività generale che dovrebbero diventare evidenti nel sentire il buco nero. Il primo tra questi è l'"ombra" del buco nero, una conseguenza della flessione della luce nella forte gravità del buco nero, che porta a un schiarimento anulare dell'orbita dell'ultimo fotone. La dimensione e la forma di questa ombra sono una previsione del GR di Einstein. Le analisi non di imaging dei dati EHT saranno molto sensibili alle asimmetrie causate da 'hot-spot' orbitanti o turbolenze magnetoidrodinamiche nel flusso di accrescimento. Le osservazioni di M87 porteranno all'imaging diretto dell'emissione alla base di un getto AGN relativistico. L'obiettivo generale è risolvere spazialmente una regione dello spazio-tempo in cui la gravità è dominante, con l'obiettivo di testare GR e modelli di accrescimento di buchi neri e formazione di getti su scale del raggio di Schwarzschild.

Il nostro gruppo continua a lavorare sulle tecnologie di backend digitale per i sistemi VLBI. Ciò include il lavoro per aumentare in modo coerente gli interferometri a elementi collegati (ad esempio, il Submillimeter Array su Mauna Kea) per operare come grandi aperture singole per VLBI. Progettiamo e realizziamo anche processori basati sull'elaborazione del segnale digitale (DSP) ad alta larghezza di banda per filtrare e formattare i flussi di dati VLBI registrati su banchi di dischi rigidi personalizzati.

Abbiamo recentemente pubblicato i risultati della nostra prima modellazione di successo di un buco nero utilizzando un flusso di dati continuo di 64 Gb/s. Questo lavoro utilizza piattaforme computazionali FPGA (Field Programmable Gate Array) di nuova generazione, comunemente impiegate nella radioastronomia. Abbiamo posizioni per studenti laureati in tutte le aree del progetto, incluso lo sviluppo di strumenti, l'analisi dei dati e il lavoro teorico. Ci sono forti legami tra il gruppo EHT ei membri dell'ITC ad Harvard. Ci sono ampie opportunità per avventure sulle cime montuose remote.


Buco nero dell'orizzonte degli eventi

I campi magnetici del buco nero rivelati dall'Event Horizon Telescope Una nuova vista del buco nero supermassiccio mostra il centro della galassia M 87 in luce polarizzata. Le osservazioni con l'Event Horizon Telescope (EHT) rivelano come si formano getti energetici vicino al buco nero, distante 55 milioni di anni luce L'orizzonte degli eventi è una parte di un buco nero, può essere concettualizzato come un anello esterno che circonda il nero buco, e se un particolare oggetto supera quell'anello esterno, non può più tornare indietro. Avrà l'aspetto di essere attaccato agli occhi di un osservatore Un buco nero è quindi delimitato da una superficie o bordo ben definito noto come orizzonte degli eventi, all'interno del quale nulla può essere visto e nulla può sfuggire, perché la velocità di fuga necessaria eguaglierebbe o supererebbe la velocità della luce (un'impossibilità fisica)

Che cos'è esattamente un orizzonte di eventi di un buco nero (e cosa?)

  1. Il telescopio Event Horizon cattura una nuova visione del buco nero in luce polarizzata Dovrebbe fornire informazioni su come i buchi neri divorano la materia ed emettono potenti getti. Jennifer Ouellette - 24 marzo 2021 5.
  2. e la posizione attuale dell'orizzonte, che è essenzialmente impossibile
  3. Telescopio dell'orizzonte degli eventi: il buco nero produce un getto rotante. Di Jonathan Amos corrispondente di Science. Pubblicato il 7 aprile 2020. Condividi. vicino. Condividi pagina. Copia link. Informazioni sulla condivisione
  4. Comprendiamo cosa succede al di fuori del buco nero mentre ti avvicini al suo orizzonte degli eventi, quel famigerato punto di non ritorno. L'orizzonte degli eventi è il punto in cui la velocità di fuga supera la velocità della luce: dovresti andare più veloce della luce (cosa impossibile per qualsiasi pezzo di materia) per sfuggire alla gravità del buco nero
  5. Nel 2019, il EventoOrizzonte Telescope (EHT) Collaboration ha fornito la prima immagine di a nerobuco, rivelando M87*, l'oggetto supermassiccio al centro della galassia M87. Il team EHT ha ora utilizzato le lezioni apprese lo scorso anno per analizzare i set di dati d'archivio dal 2009-2013, alcuni dei quali non pubblicati prima
  6. Un orizzonte degli eventi può essere fondamentalmente pensato come il confine di un buco nero, anche se in realtà non c'è nulla che possa essere toccato o qualcosa del genere. La particolarità di un orizzonte degli eventi è che una volta che qualsiasi cosa, materia o anche luce, passa oltre l'orizzonte degli eventi, non può mai sfuggire dal buco nero e continuerà a cadere verso il centro del buco nero, che è chiamato singolarità

Gli orizzonti degli eventi sono la caratteristica distintiva dei buchi neri. Ad un osservatore vicino, un orizzonte degli eventi dovrebbe apparire come una superficie sferica che ne nasconde l'interno. Il volume racchiuso nell'orizzonte degli eventi dei buchi neri più massicci ha una densità media inferiore a quella delle stelle della sequenza principale. Buco nero supermassiccio [modifica] Un buco nero supermassiccio (SMBH) è il più grande tipo di buco nero, anche se ci sono pochi criteri ufficiali su come un tale oggetto è considerato tale, dell'ordine da centinaia di migliaia a miliardi di masse solari

Telescopio dell'orizzonte degli eventi

  • L'orizzonte degli eventi è la soglia attorno al buco nero dove la velocità di fuga supera la velocità della luce. Secondo la teoria della relatività speciale di Einstein, nulla può viaggiare nello spazio più velocemente della velocità della luce. Ciò significa che l'orizzonte degli eventi di un buco nero è essenzialmente il punto da cui nulla può tornare
  • BlackHoleCam è un progetto finanziato dal Consiglio europeo della ricerca per visualizzare, misurare e comprendere finalmente i buchi neri astrofisici. Gli scienziati di BlackHoleCam come parte dell'Event Horizon Telescope Consortium hanno contribuito a ottenere la prima immagine di un buco nero, utilizzando le osservazioni dell'Event Horizon Telescope del centro della galassia M87
  • L'orizzonte degli eventi di un buco nero ha una dimensione definibile. Quando proviamo a definire cose come questa nella relatività generale, diventa complicato perché GR non ha un insieme di coordinate preferito. Tuttavia, l'area di un buco nero è ben definita e indipendente dalle coordinate
  • Nell'aprile 2019, gli scienziati hanno rilasciato la prima immagine di un buco nero nella galassia M87 utilizzando l'Event Horizon Telescope (EHT). Tuttavia, questo straordinario risultato è stato solo l'inizio della storia scientifica da raccontare
  • I buchi neri sono così densi e hanno una gravità così forte che tutto ciò che attraversa la loro soglia, noto come orizzonte degli eventi, viene trascinato dentro di loro, per non tornare mai più
  • L'Event Horizon Telescope (EHT), una rete congiunta di osservatori in tutto il mondo, ha recentemente pubblicato le sue prime immagini del nero supermassiccio al centro della vicina galassia attiva M87. Questa serie di 4 immagini, catturate nell'aprile del 2017, ha rivelato un inquietante anello luminoso di plasma caldo e magnetizzato all'orizzonte degli eventi che circonda l'ombra del buco nero M87*
  • L'"orizzonte degli eventi" è il confine che definisce la regione di spazio attorno a un buco nero da cui nulla (nemmeno la luce) può sfuggire. In altre parole, la velocità di fuga per un oggetto all'interno dell'orizzonte degli eventi supera la velocità della luce. Il nome sorge poiché è impossibile osservare qualsiasi evento che si svolge al suo interno - è un orizzonte oltre il quale non possiamo vedere

Orizzonte degli eventi Definizione e spiegazione Britannic

Gli scienziati hanno ottenuto la prima immagine di un buco nero, utilizzando le osservazioni dell'Event Horizon Telescope del centro della galassia M87. L'immagine mostra un anello luminoso formato mentre la luce si piega nell'intensa gravità attorno a un buco nero che è 6,5 miliardi di volte più massiccio del Sole Ecco, l'umanità, la prima foto in assoluto di un buco nero, scattata da una collaborazione internazionale di scienziati hanno chiamato Event Horizon Telescope. Questa è una foto del nero supermassiccio.

I campi magnetici del buco nero rivelati dall'Event Horizon

C'è una credenza comune che sia impossibile oltre l'orizzonte degli eventi di un buco nero perché nulla può sfuggire, comprese le particelle e le radiazioni. Tuttavia, Stephen Hawking ha dimostrato che i buchi neri potrebbero evaporare emettendo varie particelle elementari. Significa che tutte le informazioni assorbite dal buco nero possono scomparire Stephen Hawking entra nel recente dibattito sui buchi neri e sui firewall - suggerendo che gli orizzonti degli eventi potrebbero non esistere! Il dottor Tony Padilla e il professor Ed Copel.. L'Event Horizon Telescope, un telescopio su scala planetaria una serie di otto radiotelescopi terrestri forgiati attraverso una collaborazione internazionale, ha catturato questa immagine del buco nero supermassiccio e dei suoi. Un buco nero è un oggetto estremamente denso dal quale non può sfuggire alcuna luce. Tutto ciò che arriva all'interno dell'orizzonte degli eventi di un buco nero, il suo punto di non ritorno, sarà consumato, per non riemergere mai, a causa della gravità inimmaginabilmente forte del buco nero Come i campi magnetici influenzano le immagini dei buchi neri | Telescopio dell'orizzonte degli eventi - YouTube

Un orizzonte degli eventi può essere descritto come un confine attorno a un buco nero in cui la gravità è così forte che nemmeno la luce può sfuggire da esso. Sono sicuro che avrai sentito parlare di questa definizione centinaia di volte nei film e in altri articoli, ma un buco nero rotante genera grandi quantità di energia, che, in teoria, può essere estratta dall'ergosfera, una regione che si trova appena all'esterno del orizzonte degli eventi. Questo è stato dimostrato sia teoricamente che sperimentalmente - e ora un team di astrofisici ha trovato ciò che credono sia una prova osservativa a riguardo Questa lezione descrive l'orizzonte degli eventi e il raggio di Schwarzschild, comprese le loro implicazioni sull'attrazione gravitazionale che un buco nero esercita sull'universo intorno ad esso Utilizzando l'Event Horizon Telescope, gli scienziati hanno compiuto l'impossibile, catturando l'immagine di un buco nero. Questa immagine storica mostra l'ombra del buco nero supermassiccio nel cuore di. Event Horizon: regia di Paul W.S. Anderson. Con Laurence Fishburne, Sam Neill, Kathleen Quinlan, Joely Richardson. Una squadra di soccorso indaga su un'astronave scomparsa in un buco nero ed è ora tornata. con qualcuno o qualcosa di nuovo a bordo

Che cos'è un orizzonte di eventi? - WorldAtla

I buchi neri memorizzano le informazioni come ologrammi all'orizzonte degli eventi, dice Stephen Hawking Niente può sfuggire a un buco nero, nemmeno la luce, te lo diranno tutti gli scienziati formati in fisica moderna L'orizzonte degli eventi in un buco nero è anche chiamato raggio di Schwarzschild, dopo il fisico che per primo ha introdotto questo concetto. Per un buco nero non rotante, dipende solo dalla massa del buco nero, il che rende questo calcolatore dell'orizzonte degli eventi del buco nero/raggio di Schwarzschild molto facile da usare in quanto richiede solo un parametro di input Orizzonte degli eventi di un buco nero rotante. Fai la domanda fatta oggi. Attivo oggi. Visto 4 volte 2 #92begingroup$ Per un buco nero non rotante Schwarzschild Radius stesso forma l'orizzonte degli eventi, ma come troviamo l'orizzonte degli eventi di un buco nero rotante? cosmologia buchi neri evento-orizzonte. Condividere. Citare. Mentre si pensa che l'orizzonte degli eventi di un classico buco nero sia molto ben definito e distinto, Mathur e Lunin calcolarono inoltre che l'orizzonte degli eventi di un fuzzball sarebbe, su scala estremamente piccola (probabilmente dell'ordine di poche lunghezze di Planck), essere molto simile a una nebbia: fuzzy, da cui il nome fuzzball Ciao, siamo scienziati che fanno parte del progetto Event Horizon Telescope.. Questo array di telescopi utilizza l'interferometria a linea di base molto lunga (VLBI) per creare un'immagine composita dell'evento orizzonte del buco nero, Sagittario A*. A differenza di una fotografia - che è composta da luce che colpisce un singolo punto focale su un obiettivo ottico che viene catturato dalla fotocamera - il progetto EHT lo è.

Orizzonte degli eventi e disco di accrescimento - Buchi neri e

  1. Se più materia viene inghiottita dal buco nero, il suo orizzonte degli eventi si gonfia e diventa più grande dell'orizzonte apparente. Al contrario, negli anni '70, Hawking dimostrò anche che i buchi neri possono lentamente.
  2. L'Event Horizon Telescope ha rivelato le linee del campo magnetico attorno al buco nero centrale di M87 Nel 2019 gli astronomi hanno catturato la prima immagine diretta di un buco nero. Era un'immagine del.
  3. La dimensione di un orizzonte degli eventi dipende dalla massa del buco nero. Se la Terra fosse compressa fino a diventare un buco nero, avrebbe un diametro di circa 0,69 pollici (17,4 millimetri), poco più piccolo di un centesimo se il sole fosse convertito in un buco nero, sarebbe di circa 3,62 miglia (5,84 chilometri ) di larghezza, delle dimensioni di un villaggio o di una città

Orizzonte degli eventi: si estende per almeno sette miliardi di miglia attorno al buco nero supermassiccio in M87, questo è il confine oltre il quale nemmeno la luce può sfuggire. 3 L'Event Horizon Telescope (EHT) è una gamma globale di antenne radio, collegati tra loro da una rete di orologi atomici per formare un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra in grado di risolvere i buchi neri supermassicci più vicini in cui può essere misurata questa caratteristica dell'anello Ogni buco nero ha un orizzonte degli eventi e quell'orizzonte è definito dalla posizione in cui la velocità di cui avresti bisogno per viaggiare per sfuggire alla sua attrazione gravitazionale supera la velocità della luce Due anni fa, l'Event Horizon Telescope (EHT) ha fatto notizia con l'annuncio della prima immagine diretta di un buco nero. La rivista Science ha nominato l'immagine Breakthrough of the Year.Now. L'ombra del buco nero supermassiccio. The Event Horizon Telescope Collaboration, Kazunori Akiyama 1,2,3,4, Antxon Alberdi 5, Walter Alef 6, Keiichi Asada 7, Rebecca Azulay 8,9,6, Anne-Kathrin Baczko 6, David Ball 10, Mislav Balokovi.

Sfondo dello zoom del buco nero. Utilizzando l'Event Horizon Telescope, gli scienziati catturano la prima immagine di un buco nero. Usando l'Event Horizon Telescope, gli scienziati hanno ottenuto un'immagine del buco nero al centro della galassia M87, delineato dall'emissione di gas caldo che vortica intorno ad esso sotto l'influenza di una forte gravità vicino al suo orizzonte degli eventi. Il progetto Event Horizon Telescope, che ha prodotto il mondo prima immagine di un buco nero nel 2019 nella galassia M87, ha svelato una nuova visione dei suoi campi magnetici catturati dalla luce polarizzata Gli scienziati svelano la prima immagine del telescopio Event Horizon del mostro buco nero di una galassia di Alan Boyle il 10 aprile, 2019 alle 6:55 10 aprile 2019 alle 10:58 Condividi 847 Tweet Condividi Reddit Emai La collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) è un gruppo di osservatori uniti per visualizzare l'emissione attorno ai buchi neri supermassicci. Nel 2019, l'EHT ha prodotto immagini iconiche dell'emissione attorno al buco nero in M87. Le immagini mostravano un anello, come previsto dalla relatività generale 'Nero buchi: The Edge of All We Know' segue i ricercatori con il Evento Orizzonte Telescopio e altri fisici che lavorano per capire nero buchi

L'orizzonte degli eventi forma un guscio attorno a una regione dello spazio che, una volta entrata, è protetta per sempre dal resto dell'universo. Poiché la botola del buco nero deforma così tanto lo spazio, nemmeno la luce può sfuggirvi. e con nulla che sfugge per trasferire informazioni dall'interno, è impossibile dire come sia realmente Se l'orizzonte degli eventi di un buco nero è la distanza dal centro da cui la luce non può sfuggire, immagina una persona con una torcia che cade nel buco nero. L'ho esplorato con una varietà di relativisti e ho posto questa domanda. La risposta è una sorpresa per la maggior parte delle persone Ma vicino a un buco nero, le forze gravitazionali sono così forti che verresti allungato dalla testa ai piedi in un lungo e sottile filamento di particelle prima ancora di raggiungere l'orizzonte degli eventi, un destino terribile. . Immagino che tu perda una dimensione spaziale e la dimensione temporale. Questo è esacerbato se il buco nero sta ruotando. Alcune stelle di neutroni ruotano intorno a una velocità superficiale di 0,24 c. Quindi, se un buco nero ruota vicino a quella velocità, l'orizzonte degli eventi potrebbe essere molto più veloce. C'è una regione di spazio oltre il buco nero chiamata orizzonte degli eventi. Questo è un punto di non ritorno, oltre il quale è impossibile sfuggire agli effetti gravitazionali del buco nero

L'interferometria submillimetrica ha il potenziale per visualizzare buchi neri supermassicci su scale di orizzonte degli eventi, fornendo test della teoria della relatività generale e aumentando la nostra comprensione dei processi di accrescimento dei buchi neri. L'Event Horizon Telescope (EHT) esegue queste osservazioni da terra e i suoi principali obiettivi di imaging sono SagittariusA* nel Centro Galattico e il buco nero a. Per i buchi neri, gli osservatori distanti vedranno solo le regioni al di fuori dell'orizzonte degli eventi, ma i singoli osservatori che cadono nel buco nero sperimenterebbero un'altra realtà. Se entrassi nell'orizzonte degli eventi, la tua percezione dello spazio e del tempo cambierebbe completamente

Tocca l'orizzonte degli eventi ai poli e si estende per una distanza pari al raggio dell'orizzonte degli eventi di una buca di Schwarzchild di uguale massa (5). Figura 3: Buco nero di Kerr (6) Non solo il buco nero di Kerr mostra interessanti caratteristiche esterne, ma all'interno dell'orizzonte degli eventi è anche diverso dalla versione non rotante Quando è circondato da una regione di emissione trasparente, ci si aspetta che i buchi neri rivelano un'ombra scura causata dalla flessione della luce gravitazionale e dalla cattura di fotoni all'orizzonte degli eventi. Per visualizzare e studiare questo fenomeno, abbiamo assemblato l'Event Horizon Telescope, un array interferometrico globale molto lungo che osserva a una lunghezza d'onda di 1,3 mm. Questo ci permette di ricostruire la scala dell'orizzonte degli eventi. .6-10.4 GM/c 2, che è più grande del doppio del raggio di coordinate dell'orizzonte degli eventi a causa degli effetti di flessione della luce (Takahashi 2004 Johannsen & Psaltis 2010) Fisica: un oggetto che attraversa l'orizzonte degli eventi ha bisogno di un tempo proprio finito per Questo. Ma un osservatore infinitamente lontano non vedrebbe che l'oggetto passa l'orizzonte degli eventi. Ma se l'osservatore non vedesse questo, sarebbe in grado di riconoscere l'aumento di massa, carica e momento angolare del buco nero? Con il

Buco nero Event-horizon Le scene eliminate note includono una scena di incontro tra Weir e le persone incaricate della missione in cui discutono di Event Horizon, alcuni dialoghi dei quali sono rimasti presenti nel trailer teatrale più retroscena per Cooper e Justin, inclusa una spiegazione più forte per Justin entra nel buco nero un retroscena cancellato della relazione tra Starck e Miller scene aggiuntive.

La collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) ha estratto nuove informazioni dai dati EHT sul lontano quasar 3C 279, consentendo loro di visualizzare nei minimi dettagli un getto relativistico che si ritiene provenga dalle vicinanze di un buco nero supermassiccio. In questa serie, sto esplorando quel limite. Nei prossimi tre episodi, considera con me il confine tra distruzione e creazione Nel 2019, la collaborazione con The Event Horizon Telescope ha rilasciato il primo colpo alla testa di un buco nero.Ma il 24 marzo di quest'anno, il team ha svelato un nuovo ritratto, dell'oggetto massiccio, situato nel cuore della galassia M87 ma mostrato in una luce completamente diversa. La nuova immagine cattura il buco nero così come appare in polarizzazione. L'orizzonte degli eventi di un buco nero è il punto di non ritorno. Tutto ciò che passa questo punto sarà inghiottito dal buco nero e svanirà per sempre dal nostro universo conosciuto Per testare VLBI per l'imaging di un buco nero e una serie di algoritmi informatici per l'ordinamento e la sincronizzazione dei dati, il team di Event Horizon Telescope ha deciso due obiettivi, offrendo sfide uniche. Il buco nero supermassiccio più vicino alla Terra, Sagittarius A*, ha interessato il team perché si trova nel nostro cortile galattico, al centro della nostra galassia, la Via Lattea, a 26.000 anni luce (156.

L'orizzonte degli eventi varia tra diversi buchi neri, a seconda della loro massa e dimensione. 5 Il concetto di un artista della NASA di una galassia con un buco nero supermassiccio al centro Credito: Handou Ad esempio, le immagini dei modelli di accrescimento sferico mostrano una caratteristica regione scura - l'ombra del buco nero - che riempie completamente l'anello di fotoni. Al contrario, nei modelli di dischi equatoriali che si estendono fino all'orizzonte degli eventi del buco nero, la regione più scura dell'immagine è limitata a un'area molto più piccola - un'ombra interna - il cui bordo si trova vicino all'immagine diretta dell'equatoriale. IMMAGINE: Gli scienziati hanno ottenuto la prima immagine di un buco nero, utilizzando le osservazioni dell'Event Horizon Telescope del centro della galassia M87. L'immagine mostra un anello luminoso formato mentre la luce si piega nell'intensa gravità attorno a un buco nero che è 6,5 miliardi di volte più massiccio del Sole

Questo perché i buchi neri sono notoriamente difficili da vedere. La loro gravità è così estrema che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire attraverso il confine ai margini di un buco nero, noto come orizzonte degli eventi Il buco nero al centro dell'orizzonte degli eventi di M87, rivelato in questa immagine del 2019, è circa 2,5 volte più piccolo dell'ombra che proietta e misura poco meno di 40 miliardi di chilometri di diametro. Non lasciarti ingannare dal nome: un buco nero è tutto tranne che uno spazio vuoto. Piuttosto, è una grande quantità di materia racchiusa in un'area molto piccola: pensa a una stella dieci volte più massiccia del Sole schiacciata in una sfera del diametro di New York City. Il risultato è un campo gravitazionale così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire

Alcuni anni fa, il mondo ha visto la prima immagine di un buco nero grazie all'Event Horizon Telescope. Sebbene i buchi neri per definizione non emettano luce, possiamo vedere le ombre che proiettano su tutto il plasma caldo che vortica intorno a loro. L'ombra di un buco nero è un po' più grande del suo orizzonte degli eventi, la regione da cui nulla (nemmeno la luce, la cosa più veloce dell'universo) può sfuggire L'Event Horizon Telescope è un interferometro a matrice di base molto lungo costruito per produrre le prime immagini in assoluto di buchi neri supermassicci, come il buco nero che si prevede occuperà il centro della galassia M87 (M87*) [1]. Le immagini di M87* rivelano un'ombra scura, che è in accordo con le previsioni della relatività generale I buchi neri sono una previsione fondamentale della teoria della relatività generale (GR Einstein 1915). Caratteristica distintiva dei buchi neri è il loro orizzonte degli eventi, un confine causale nello spaziotempo dal quale nemmeno la luce può sfuggire (Schwarzschild 1916). La produzione di buchi neri è generica in GR (Penros

Il telescopio Event Horizon cattura una nuova vista del buco nero in

Utilizzando l'Event Horizon Telescope, gli scienziati hanno ottenuto un'immagine del buco nero al centro della galassia M87. (C'è un buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, la Via Lattea.) Il buco nero è delineato dall'emissione di gas caldo che vortica intorno ad esso sotto l'influenza di una forte gravità vicino al suo orizzonte degli eventi Recenti progressi tecnici e osservazioni hanno ora dimostrato che l'obiettivo di creare un'immagine di un buco nero è a portata di mano. Usando la tecnica della Very Long Baseline Interferometry (VLBI), in cui parabole radio ampiamente separate sono collegate tra loro per formare un array delle dimensioni della Terra, il nostro gruppo è riuscito a confermare le strutture in scala dell'orizzonte degli eventi in due buchi neri supermassicci. Un'immagine più dettagliata del massiccio buco nero della lontana galassia M87 è stata rilasciata dagli scienziati con il progetto Event Horizon Telescope mercoledì

Buchi neri..L'orizzonte degli eventi 24 I buchi neri sono oggetti che hanno campi gravitazionali così intensi da non permettere alla luce di fuoriuscire da essi. Inoltre, rendono impossibile la fuga di tutto ciò che cade in loro, perché per farlo, dovrebbero viaggiare a velocità superiori alla luce. È qui che entra in gioco la nuova immagine della collaborazione Event Horizon Telescope (EHT). L'immagine fornisce una vista del buco nero supermassiccio in luce polarizzata, che ha permesso agli astronomi di mappare le linee del campo magnetico che circondano il buco nero Al posto dell'orizzonte degli eventi, Hawking invoca un orizzonte apparente, una superficie lungo la quale i raggi di luce tentano di fuggire via. dal nucleo del buco nero sarà sospeso. Nella relatività generale, per un buco nero immutabile, questi due orizzonti sono identici, perché la luce che cerca di fuggire dall'interno di un buco nero può raggiungere solo fino all'orizzonte degli eventi e lì sarà trattenuta. Il Black Hole Generator è un'arma cinetica trovata nell'albero tecnologico Daazen che ha una capacità unica di produrre un buco nero. Il generatore di buchi neri spara proiettili viola che generano buchi neri. I buchi neri risucchiano tutti i missili, i droni, gli asteroidi, i razzi ECM e le navi nemiche nelle loro immediate vicinanze. 1 Dettagli 2 Usi 3 Pro e contro 4 Galleria Il Black Hole Generator occupa nove S. Nel 2013, il radiotelescopio Atacama Pathfinder Experiment in Cile si è unito al collettivo globale di telescopi che costituisce l'Event Horizon Telescope (), per effettuare osservazioni del Sagittario A*, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia. E ha quasi raddoppiato la lunghezza della linea di base più lunga nell'array, portando all'osservazione dei minimi dettagli dello spazio intorno al.

Orizzonte degli eventi - Wikipedia

Utilizzando l'Event Horizon Telescope, un team internazionale di scienziati ha misurato per la prima volta il raggio di un buco nero al centro di M87, una galassia a circa 50 milioni di anni luce dalla Via Lattea. Il punto di non ritorno: in astronomia , è conosciuto come un buco nero - una regione nello spazio dove l'attrazione di gravità è così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire Quindi un buco nero è qualcosa che ha un'enorme gravità, quindi la massa accelera più velocemente verso di esso. Ma se il buco nero raddoppierà la sua massa, il suo orizzonte degli eventi aumenterà di lunghezza, o .. Questo perché i buchi neri sono notoriamente difficili da vedere. La loro gravità è così estrema che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire attraverso il confine ai margini di un buco nero. Quel bordo è noto come orizzonte degli eventi. Ma alcuni buchi neri, specialmente quelli supermassicci che abitano nei centri delle galassie, spiccano. Ci sono due parti fondamentali di un buco nero: la singolarità e l'orizzonte degli eventi. L'orizzonte degli eventi è il punto di non ritorno attorno al buco nero. Non è una superficie fisica, ma una sfera che circonda il buco nero che segna dove la velocità di fuga è uguale alla velocità della luce. Il suo raggio è il raggio di Schwarzschild menzionato in precedenza L'orizzonte degli eventi è l'ultima distanza dalla quale la luce può sfuggire all'attrazione del buco nero. All'interno dell'orizzonte degli eventi, tutto, compresa la luce, deve muoversi verso l'interno, schiacciandosi al centro. Un diagramma che mostra la disposizione della singolarità, l'orizzonte degli eventi e il raggio di Schwarzchild

L'Event Horizon Telescope (EHT) - una serie su scala planetaria di otto radiotelescopi terrestri forgiata attraverso una collaborazione internazionale - è stata progettata per catturare immagini di un buco nero L'orizzonte degli eventi è il punto di non ritorno oltre il quale nulla, nemmeno la luce, può sfuggire all'immensa attrazione gravitazionale del buco nero. Mer, 26 maggio 2021. LOGIN Abbonati da $ 4 Quando sono circondati da una regione di emissione trasparente, i buchi neri dovrebbero rivelare un'ombra scura causata dalla flessione della luce gravitazionale e dalla cattura di fotoni all'orizzonte degli eventi. Per visualizzare e studiare questo fenomeno, abbiamo assemblato l'Event Horizon Telescope, un array interferometrico globale di linea di base molto lungo che osserva a una lunghezza d'onda di 1,3 mm Se fornisci un'accelerazione sufficiente lontano dal evento orizzonte, potresti sfuggire alla sua gravità e far tornare l'Universo al tuo sicuro, lontano-dal-nero-buco, spaziotempo asintoticamente piatto

I fisici teorici della Goethe University di Francoforte hanno analizzato i dati del buco nero M87* come parte della collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) per testare la teoria di Albert Einstein. Il team dell'Event Horizon Telescope (EHT) ha rilasciato la prima immagine di un buco nero nel 2019, rivelando una struttura ad anello luminosa con una regione centrale scura descritta come l'ombra del buco nero. Secondo la teoria della relatività, vedrebbero l'oggetto muoversi sempre più lentamente mentre si avvicina al buco nero fino a fermarsi completamente all'orizzonte degli eventi, senza mai cadere nel buco nero

Gli scienziati che lavorano con la collaborazione Event Horizon Telescope hanno scattato la prima immagine in assoluto di un buco nero. Questo buco nero supermassiccio (riquadro a sinistra) al centro della galassia Messier 87 (posizione del buco nero contrassegnata da un riquadro bianco) è circondato da un anello di vorticoso gas caldo e polvere che si trova appena al di fuori dell'attrazione gravitazionale dell'orizzonte degli eventi Mercoledì l'Event Horizon Telescope ha rilasciato la prima immagine di un buco nero. L'immagine è un po' sfocata ma mostra l'ombra di un buco nero causata dal suo orizzonte degli eventi, o punto di. L'orizzonte degli eventi di un buco nero è il confine ("orizzonte") tra il suo "fuori" e il suo "dentro" quelli fuori non possono sapere nulla delle cose ("eventi") che accadono all'interno

Trova la foto d'archivio perfetta del buco nero dell'orizzonte degli eventi. Vasta raccolta, scelta straordinaria, oltre 100 milioni di immagini RF e RM di alta qualità e convenienti. Non è necessario registrarsi, acquista ora Questa immagine di un buco nero supermassiccio è simulata al computer. Entro la fine del 2017, l'Event Horizon Telescope mira a mostrare al mondo, per la prima volta, l'anello luminoso dell'orizzonte degli eventi di un buco nero. NASA, ESA e D. Coe, J. Anderson e R. van der Marel (STScI Sfoglia 90 buco nero orizzonte degli eventi fotografie stock e immagini disponibili, o avvia una nuova ricerca per scoprire altre fotografie stock e immagini. grandi pianeti e stelle brillanti galassia nello spazio - orizzonte degli eventi buco nero foto e immagini stock

Telescopio dell'orizzonte degli eventi: il buco nero produce un getto rotante

letteratura. Collaborazione con il telescopio Event Horizon: primi risultati del telescopio M87 Event Horizon, Astrophysical Journal Letters: I: The Shadow of the Supermassive Black Hole, Band 875, 2019, L1, Arxiv II: Array and Instrumentation, Band 875, 2019, L 2, Arxiv III : Data Processing and Calibration, Band 875, 2019, L 3, Arxiv IV: Imaging the Central Supermassive Black Hole, Band 875, 2019, L 4, Arxi Il buco nero è al centro di Messier 87, una galassia di circa 54 milioni di luce -anni di distanza. Guarda un buco nero per la prima volta in un'immagine storica dell'Event Horizon Telescope L'Event Horizon Project dovrebbe rilasciare la prima immagine diretta del bordo di un buco nero. Man mano che ti avvicini sempre di più al centro di un buco nero, lo spazio diventa molto più curvo. Alla fine si curva nello spazio dall'interno dal quale nemmeno la luce può sfuggire: l'"orizzonte degli eventi". Immagine: Pixabay/JohnsonMarti Questo, tuttavia, è vero solo se ti avvicini troppo e il confine tra ciò che può e non può scappare è chiamato orizzonte degli eventi. Questo oscuro ritratto dell'orizzonte degli eventi è stato ottenuto dal buco nero supermassiccio al centro della galassia Messier 87 (in breve M87) dall'Event Horizon Telescope (EHT), una collaborazione internazionale la cui.

Cosa c'è dentro un buco nero? Oltre l'orizzonte degli eventi - Sky

orizzonte degli eventi Superficie sferica immaginaria che circonda un buco nero, con raggio pari al raggio di Schwarzschild, all'interno della quale nessun evento può essere visto, sentito o conosciuto da un osservatore esterno. singolarità Un punto nell'universo dove la densità della materia e il campo gravitazionale sono infiniti, come nel centro di un buco nero I buchi neri sono definiti da un confine ultimo chiamato orizzonte degli eventi: una regione dello spazio così densa di materia, nemmeno la luce può viaggiare abbastanza velocemente da sfuggire alla sua gravità thedebrief.org - Curioso come appare la nuova immagine del buco nero dalla collaborazione con il telescopio Event Horizon?Nel 2019, la collaborazione con il telescopio Event Horizon Hai raggiunto l'orizzonte degli eventi e sei stato risucchiato nel buco nero che si è formato durante l'instabilità interdimensionale dopo il congelamento

L'ombra traballante dell'orizzonte degli eventi del buco nero M87*

La rete è nota come Event Horizon Telescope (EHT), dalla regione dello spazio che circonda il buco nero. Qualsiasi oggetto che cade nell'orizzonte degli eventi non può sfuggire, nemmeno viaggiando alla velocità della luce. Invece viene trascinato nella cosiddetta singolarità nel cuore del buco nero. Quello che succede è un mistero completo Vi presentiamo le prime immagini dell'Event Horizon Telescope (EHT) di M87, utilizzando osservazioni di aprile 2017 a 1,3 mm di lunghezza d'onda. Queste immagini mostrano un anello prominente con un diametro di ∼40 μas, coerente con le dimensioni e la forma dell'orbita del fotone con lenti che circonda l'ombra di un buco nero supermassiccio. L'anello è persistente per quattro notti di osservazione e mostra una maggiore luminosità all'interno. Event Horizon Telescope. 57.542 Mi piace · 296 ne parlano. Event Horizon Telescope è una collaborazione internazionale che mira a catturare immagini di buchi neri alla scala dei loro orizzonti degli eventi. Black Hole Description Uno dei termini usati con i buchi neri è sfera di fotoni, il raggio dell'orbita della luce attorno al buco nero. Per 3 masse solari questo raggio è 13,5 km, 3/2 x il raggio dell'orizzonte degli eventi. Il raggio dell'orizzonte degli eventi è anche chiamato raggio di Schwarzschild.. Calcolo

Cosa succede oltre l'orizzonte degli eventi? - UCSB Science Lin

La definizione dell'orizzonte degli eventi è: la superficie di un buco nero: il confine di un buco nero oltre il quale nulla può sfuggire al suo interno I buchi neri possono diventare incredibilmente enormi mentre continuano ad assorbire luce e massa intorno a loro. Possono persino assorbire altre stelle. Molti scienziati pensano che ci siano buchi neri supermassicci al centro delle galassie. Orizzonte degli eventi Esiste un confine speciale attorno a un buco nero chiamato orizzonte degli eventi


Immaginare un buco nero timido per la macchina fotografica

Buchi neri supermassicci sono avidi mostri gravitazionali che pesano da milioni a miliardi di volte la massa del nostro Sole. In effetti, gli astronomi ora propongono che forse ogni grande galassia nell'Universo osservabile ospita uno di questi bizzarri oggetti nel suo segreto cuore oscuro - e la nostra galassia della Via Lattea a spirale barrata non fa eccezione. La nostra Galassia è perseguitata dal suo stesso cuore affamato di oscurità, avvolto in un manto di mistero, ed è riuscita a mantenere la sua miriade di segreti molto ben nascosti agli occhi indiscreti di curiosi astronomi. Ma, nonostante la loro enorme massa e il loro enorme numero, i buchi neri supermassicci sono notoriamente timidi per la macchina fotografica e sono riusciti a sfuggire agli scatti delle loro foto...finora. Il 10 aprile 2019, il Telescopio dell'orizzonte degli eventi (EHT) ha svelato la storica, prima immagine in assoluto di un buco nero supermassiccio orizzonte degli eventi, che è la regione oltre la quale nemmeno la luce può sfuggire alla potente, spietata morsa gravitazionale della vorace bestia dal cuore tenebroso. Anche se l'esistenza dei buchi neri è stata teorizzata per più di due secoli, si pensava generalmente che fosse impossibile osservarli direttamente. Il EHT è una collaborazione internazionale il cui supporto negli Stati Uniti include la Fondazione Nazionale della Scienza (NSF).

Il buco nero supermassiccio recentemente svelato pesa 6,5 miliardi volte la massa del nostro Sole. Al contrario, il cuore oscuro della nostra Galassia è relativamente leggero, almeno per gli standard dei buchi neri supermassicci, e pesa solo milioni (al contrario di miliardi) di volte la massa solare. La bestia gravitazionale residente nella nostra Via Lattea è stata nominata Sagittario A* (pronunciato Sagittario--A-Star ), ed è una bestia gravitazionale tranquilla e anziana ora, che si risveglia dal suo sonno pacifico solo occasionalmente per mordicchiare una stella errante condannata o una nuvola di sfortunato gas che è riuscita ad avvicinarsi troppo alle sue fauci. Quando l'Universo, la nostra Galassia e Sagittario A* erano giovani, la nostra bestia residente guardava intensamente come un quasar (il disco di accrescimento che circonda un buco nero), mentre mangiava affamato e sciatto su qualunque cosa riuscisse a viaggiare troppo vicino a dove giaceva in agguato. Lo sfortunato banchetto roteò giù, giù, giù negli attesi artigli gravitazionali dell'allora giovane buco nero, precipitando verso il suo inevitabile destino dal disco di accrescimento circostante e abbagliante. Sagittario A* è considerato dormiente ora, ma occasionalmente si risveglia per cenare con la stessa avidità di una volta, molto tempo fa, quando era un brillante quasar illuminando l'antico Universo durante la sua fiammeggiante giovinezza. Sagittario A* ora è anziano e tranquillo, ma può ancora ricordare.

Il buco nero timido per la fotocamera, la cui foto è stata scattata di recente, si trova nella galassia ellittica Messier 87 (M87). Un'immagine precedente ottenuta dalla NASA Telescopio spaziale Spitzer mostra l'intero M87 galassia alla luce infrarossa. Al contrario, il EHT L'immagine si basava sulle lunghezze d'onda radio per svelare l'ombra segreta del buco nero sullo sfondo di materiale ad alta energia che vorticava intorno ad esso.

La natura della bestia gravitazionale

I buchi neri sono disponibili in diverse dimensioni. Alcuni sono di tipo supermassiccio, residenti al centro delle galassie, mentre quelli di "solo" massa stellare sono molto più piccoli. UN massa stellare Un buco nero nasce quando una stella molto massiccia si fa esplodere in mille pezzi in una conflagrazione di supernova, ponendo fine alla sua vita sequenza principale stella (che brucia l'idrogeno) sulla Diagramma di Hertzsprung-Russell dell'evoluzione stellare Ci sono anche buchi neri di massa intermedia che sono molto più pesanti dei loro fratelli di massa stellare, ma molto meno massicci dei loro parenti supermassicci. Il collasso gravitazionale di una stella molto massiccia è un processo naturale. È inevitabile che quando una stella pesante arriva alla fine di quella lunga strada stellare - il che significa che tutte le sue fonti di energia sono state esaurite - collasserà sotto lo spietato schiacciamento della sua stessa potente gravità. Questo evento catastrofico è stato annunciato dal brillante, sfolgorante gran finale di un'esplosione di supernova. Le stelle più massicce dell'Universo periscono in questo modo, collassando infine in un buco nero di massa stellare.

Gli oggetti di massa intermedia pesano centinaia di masse solari.Alcuni astronomi hanno proposto che i buchi neri di massa intermedia si siano scontrati e si siano fusi nell'Universo antico, creando così l'enorme varietà supermassiccia che infesta il cuore delle galassie.

La nostra Via Lattea Sagittario A* ha un sacco di società più piccole. Studi teorici suggeriscono che una vasta popolazione di buchi neri di massa stellare, forse fino a 20.000, potrebbe danzare intorno al cuore oscuro residente della nostra Galassia. Uno studio del 2018, utilizzando i dati raccolti dalla NASA Osservatorio a raggi X Chandra, indica l'esistenza di un tale stuolo di ammalianti buchi neri di massa stellare nel cuore della nostra Via Lattea.

Nonostante il loro nome, i buchi neri non sono semplicemente uno spazio vuoto. Spremere abbastanza materia in un'area abbastanza piccola e ogni volta nascerà un buco nero. Tuttavia, i buchi neri sono oggetti davvero semplici. Un buco nero di qualsiasi massa ha solo tre proprietà: carica elettrica, massa e spin (momento angolare).

Molti astronomi pensano che i buchi neri supermassicci esistessero già quando l'Universo era molto giovane. Durante quell'antica epoca, nubi di gas e stelle sfortunate vorticarono nell'abbraccio gravitazionale fatale del buco nero, per non tornare mai più dal vortice vorticoso che circondava questa vorace entità. Mentre il materiale catturato vorticava verso il suo destino, ha creato una tempesta brillante e violenta di materiale abbagliante attorno al buco nero: il disco di accrescimento (quasar). Man mano che il materiale diventava sempre più caldo, scagliava una violenta tempesta di radiazioni, in particolare mentre si avvicinava al orizzonte degli eventi--il punto di non ritorno.

Nel XVIII secolo, John Michell e Pierre-Simon Laplace considerarono la possibilità che ci potesse veramente essere bizzarri buchi neri nell'Universo. Nel 1915, Albert Einstein, nel suo Teoria della Relatività Generale (1915) predissero l'esistenza di oggetti dotati di campi gravitazionali così forti che qualsiasi cosa abbastanza sfortunata da viaggiare troppo vicino alla bestia affamata sarebbe stata consumata. Tuttavia, l'idea che oggetti così strani potessero esistere davvero nel Cosmo sembrava così stravagante all'epoca che Einstein respinse l'idea, anche se i suoi calcoli suggerivano il contrario.

Nel 1916, il fisico Karl Schwarzschild formulò la prima soluzione moderna al Teoria della Relatività Generale che descriveva un buco nero. Tuttavia, la sua interpretazione come una regione dello spazio da cui assolutamente nulla poteva sfuggire - a causa della potente presa gravitazionale dell'oggetto - non fu adeguatamente compresa fino a quasi 50 anni dopo. Fino a quel momento, si pensava che i buchi neri fossero semplici stranezze matematiche. Non è stato fino alla metà del 20 ° secolo che il lavoro teorico ha mostrato che questi strani oggetti sono una previsione generica di Relatività generale.

Il cuore oscuro di M87

Gli astronomi hanno osservato M87 da oltre un secolo ed è stato ripreso da numerosi osservatori della NASA, tra cui il telescopio spaziale Hubble, l'Osservatorio a raggi X Chandra e NuSTAR. Nel 1918, l'astronomo americano Heber Curtis (1872-1942) fu il primo a rilevare "un curioso raggio dritto" che si estendeva dal centro della galassia. Questo abbagliante getto di materiale ad alta energia ha formato un disco che ruota rapidamente, circondando il buco nero, che potrebbe essere osservato in più lunghezze d'onda della luce, dalle onde radio fino ai raggi X. Quando le particelle nel getto hanno colpito il mezzo interstellare, hanno formato un'onda d'urto che si è irradiata nelle lunghezze d'onda infrarosse e radio dello spettro elettromagnetico, ma non nella luce visibile. Le immagini di Spitzer mostrano un'onda d'urto più prominente del jet stesso.

Il getto più luminoso si trova a destra del centro della galassia e viaggia quasi direttamente verso la Terra. La luminosità del getto è intensificata sia per la sua alta velocità nella nostra direzione, sia per i suoi "effetti relativistici" che si verificano perché il getto sfreccia vicino alla velocità della luce. La traiettoria del getto è leggermente fuori dalla nostra visuale rispetto alla galassia. Ciò significa che gli astronomi possono osservare parte della lunghezza del getto. L'onda d'urto inizia intorno al punto in cui il getto sembra curvare verso il basso, evidenziando così le regioni in cui le particelle in rapido movimento si scontrano con il gas nella galassia e quindi lo stanno rallentando.

Al contrario, il secondo getto sta volando via così velocemente dalla Terra che gli effetti relativistici lo rendono invisibile a tutte le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico. Tuttavia, l'onda d'urto che crea nel mezzo interstellare può comunque essere osservata da qui.

L'onda d'urto si trova sul lato sinistro di M87 centro e sembra una lettera "C" invertita. Anche se non può essere visto nelle immagini ottiche, il lobo può essere osservato nelle onde radio, come si vede in un'immagine ottenuta dal Il Very Large Array del National Radio Astronomy Observatory.

Combinando osservazioni ottenute nell'infrarosso, onde radio, luce visibile, raggi X e raggi gamma estremamente energetici, gli astronomi sono in grado di studiare la fisica di questi potenti getti. Gli astronomi stanno ancora cercando di ottenere una solida comprensione teorica di come il gas consumato dai buchi neri formi getti in uscita.

La luce infrarossa a lunghezze d'onda di 3,6 e 4,5 micron è resa in blu e verde nell'immagine rivelatrice del cuore scuro timido della telecamera di M87--rivelando così la distribuzione delle stelle. Le caratteristiche della polvere che brillano brillantemente a 8,0 micron sono mostrate in rosso nell'immagine. La foto è stata ottenuta durante Spitzer's missione "fredda" iniziale.

Il Telescopio dell'orizzonte degli eventi, che ha catturato l'immagine storica di un buco nero, è una matrice su scala planetaria composta da otto radiotelescopi terrestri progettati per ottenere immagini di un buco nero timido per la fotocamera. EHT direttore del progetto Dr. Sheperd S. Doelman del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian (CfA), annotato in un 10 aprile 2019 Comunicato stampa EHT che "Abbiamo scattato la prima foto di un buco nero. Questa è una straordinaria impresa scientifica compiuta da un team di oltre 200 ricercatori".

Questa storica svolta scientifica è stata annunciata in una serie di sei articoli pubblicati il ​​10 aprile 2019 in un numero speciale di Le lettere del giornale astrofisico.

Il Dr. Doelman ha continuato a commentare che "Abbiamo raggiunto qualcosa che si presume fosse impossibile solo una generazione fa. I progressi tecnologici, le connessioni tra i migliori osservatori radiofonici del mondo e gli algoritmi innovativi si sono uniti per aprire una finestra completamente nuova sui buchi neri e sul orizzonte degli eventi."

Judith E. Braffman-Miller è una scrittrice e astronoma i cui articoli sono stati pubblicati dal 1981 in varie riviste, giornali e giornali. Sebbene abbia scritto su una varietà di argomenti, ama particolarmente scrivere di astronomia perché le dà l'opportunità di comunicare agli altri alcune delle tante meraviglie del suo campo. Il suo primo libro, "Wisps, Ashes, and Smoke", sarà presto pubblicato.


Un metodo per visualizzare i buchi neri

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I ricercatori del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory del MIT, dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e del MIT Haystack Observatory hanno sviluppato un nuovo algoritmo che potrebbe aiutare gli astronomi a produrre la prima immagine di un buco nero.

L'algoritmo unirebbe i dati raccolti dai radiotelescopi sparsi in tutto il mondo, sotto gli auspici di una collaborazione internazionale chiamata Event Horizon Telescope. Il progetto cerca, essenzialmente, di trasformare l'intero pianeta in una grande parabola per radiotelescopi.

"Le lunghezze d'onda radio hanno molti vantaggi", afferma Katie Bouman, una studentessa laureata al MIT in ingegneria elettrica e informatica, che ha guidato lo sviluppo del nuovo algoritmo. “Proprio come le frequenze radio passano attraverso i muri, penetrano attraverso la polvere galattica. Non saremmo mai in grado di vedere il centro della nostra galassia in lunghezze d'onda visibili perché c'è troppa roba in mezzo”.

Ma a causa delle loro lunghe lunghezze d'onda, le onde radio richiedono anche grandi antenne paraboliche. La più grande parabola radiotelescopica del mondo ha un diametro di 1.000 piedi, ma un'immagine che ha prodotto della luna, ad esempio, sarebbe più sfocata dell'immagine vista attraverso un normale telescopio ottico da cortile.

"Un buco nero è molto, molto lontano e molto compatto", afferma Bouman. “[Fare una foto al buco nero al centro della galassia della Via Lattea è] equivalente a scattare l'immagine di un pompelmo sulla luna, ma con un radiotelescopio. Immaginare qualcosa di così piccolo significa che avremmo bisogno di un telescopio con un diametro di 10.000 chilometri, il che non è pratico, perché il diametro della Terra non è nemmeno di 13.000 chilometri".

La soluzione adottata dal progetto Event Horizon Telescope è quella di coordinare le misurazioni eseguite dai radiotelescopi in località ampiamente divergenti. Attualmente, sei osservatori hanno firmato per aderire al progetto, con maggiori probabilità di seguire.

Ma anche il doppio dei telescopi lascerebbe grandi lacune nei dati poiché si avvicinano a un'antenna larga 10.000 chilometri. Riempire queste lacune è lo scopo di algoritmi come quello di Bouman.

Bouman presenterà il suo nuovo algoritmo - che lei chiama CHIRP, per la ricostruzione continua dell'immagine ad alta risoluzione utilizzando le patch precedenti - alla conferenza Computer Vision and Pattern Recognition di giugno. È stata affiancata al documento della conferenza dal suo consulente, professore di ingegneria elettrica e informatica Bill Freeman, e dai colleghi dell'Haystack Observatory del MIT e dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, tra cui Sheperd Doeleman, direttore del progetto Event Horizon Telescope.

Ritardi nascosti

L'Event Horizon Telescope utilizza una tecnica chiamata interferometria, che combina i segnali rilevati da coppie di telescopi, in modo che i segnali interferiscano tra loro. Infatti, CHIRP potrebbe essere applicato a qualsiasi sistema di imaging che utilizza l'interferometria radio.

Di solito, un segnale astronomico raggiungerà due telescopi qualsiasi in momenti leggermente diversi. Tenere conto di tale differenza è essenziale per estrarre informazioni visive dal segnale, ma l'atmosfera terrestre può anche rallentare le onde radio, esagerando le differenze nell'orario di arrivo e annullando il calcolo da cui dipende l'imaging interferometrico.

Bouman ha adottato una soluzione algebrica intelligente a questo problema: se si moltiplicano le misurazioni di tre telescopi, i ritardi aggiuntivi causati dal rumore atmosferico si annullano a vicenda. Ciò significa che ogni nuova misurazione richiede dati da tre telescopi, non solo due, ma l'aumento della precisione compensa la perdita di informazioni.

Preservare la continuità

Anche con il rumore atmosferico filtrato, le misurazioni di una manciata di telescopi sparsi in tutto il mondo sono piuttosto scarse, qualsiasi numero di possibili immagini potrebbe adattarsi ugualmente bene ai dati. Quindi il passaggio successivo consiste nell'assemblare un'immagine che si adatti ai dati e soddisfi determinate aspettative sull'aspetto delle immagini. Bouman e i suoi colleghi hanno contribuito anche su questo fronte.

L'algoritmo tradizionalmente utilizzato per dare un senso ai dati interferometrici astronomici presuppone che un'immagine sia una raccolta di singoli punti di luce e cerca di trovare quei punti la cui luminosità e posizione corrispondono meglio ai dati. Quindi l'algoritmo sfuma i punti luminosi vicini l'uno all'altro, per cercare di restituire una certa continuità all'immagine astronomica.

Per produrre un'immagine più affidabile, CHIRP utilizza un modello leggermente più complesso dei singoli punti, ma comunque trattabile matematicamente. Si potrebbe pensare al modello come un foglio di gomma ricoperto di coni regolarmente distanziati le cui altezze variano ma le cui basi hanno tutte lo stesso diametro.

Per adattare il modello ai dati interferometrici si tratta di regolare le altezze dei coni, che potrebbero essere zero per lunghi tratti, corrispondenti ad una lastra piana. Tradurre il modello in un'immagine visiva è come avvolgerlo con un involucro di plastica: la plastica verrà tesa tra i picchi vicini, ma si inclinerà lungo i lati dei coni adiacenti alle regioni piatte. L'altezza dell'involucro di plastica corrisponde alla luminosità dell'immagine. Poiché tale altitudine varia continuamente, il modello conserva la naturale continuità dell'immagine.

Naturalmente, i coni di Bouman sono un'astrazione matematica e l'involucro di plastica è una "busta" virtuale la cui altitudine è determinata computazionalmente. E, in effetti, oggetti matematici chiamati spline, che curvano dolcemente, come le parabole, si sono rivelati funzionare meglio dei coni nella maggior parte dei casi. Ma l'idea di base è la stessa.

Conoscenza precedente

Infine, Bouman ha utilizzato un algoritmo di apprendimento automatico per identificare modelli visivi che tendono a ripresentarsi in patch di 64 pixel di immagini del mondo reale e ha utilizzato queste funzionalità per perfezionare ulteriormente le ricostruzioni delle immagini del suo algoritmo. In esperimenti separati, ha estratto patch da immagini astronomiche e da istantanee di scene terrestri, ma la scelta dei dati di addestramento ha avuto scarso effetto sulle ricostruzioni finali.

Bouman ha preparato un ampio database di immagini astronomiche sintetiche e le misurazioni che avrebbero prodotto in diversi telescopi, date le fluttuazioni casuali del rumore atmosferico, del rumore termico dei telescopi stessi e di altri tipi di rumore. Il suo algoritmo era spesso migliore dei suoi predecessori nel ricostruire l'immagine originale dalle misurazioni e tendeva a gestire meglio il rumore. Ha anche reso i suoi dati di test pubblicamente disponibili online per essere utilizzati da altri ricercatori.

Con il progetto Event Horizon Telescope, "c'è un grande divario tra l'elevata qualità di ripristino necessaria e i pochi dati disponibili", afferma Yoav Schechner, professore di ingegneria elettrica presso il Technion di Israele, che non è stato coinvolto nel lavoro. "Questa ricerca mira a superare questa lacuna in diversi modi: modellazione attenta del processo di rilevamento, derivazione all'avanguardia di un modello di immagine precedente e uno strumento per aiutare i futuri ricercatori a testare nuovi metodi".

"Supponiamo di volere un video ad alta risoluzione di una palla da baseball", spiega Schechner. “La natura della traiettoria balistica è una conoscenza preliminare della traiettoria di una palla. In sostanza, la conoscenza a priori vincola le incognite ricercate. Quindi, l'esatto stato della palla nello spazio-tempo può essere ben determinato utilizzando dati scarsamente catturati".

"Gli autori di questo documento utilizzano un approccio altamente avanzato per apprendere le conoscenze pregresse", continua. “L'applicazione di questo approccio del modello precedente alle immagini dell'orizzonte degli eventi non è banale. Gli autori si sono assunti grandi sforzi e rischi. Uniscono matematicamente in un'unica formulazione di ottimizzazione un processo di rilevamento molto diverso e complesso e un modello basato sull'immagine a priori”.


Gli astronomi stanno per fotografare per la prima volta un buco nero e il suo punto di non ritorno

Potrebbe sembrare banale dire che l'Universo è pieno di misteri. Ma è vero.

I principali tra questi sono cose come la materia oscura, l'energia oscura e, naturalmente, i nostri vecchi amici i buchi neri.

I buchi neri potrebbero essere i più interessanti di tutti e lo sforzo per capirli e osservarli è in corso.

Questo sforzo aumenterà ad aprile, quando l'Event Horizon Telescope (EHT) tenterà di catturare la nostra prima immagine di un buco nero e del suo orizzonte degli eventi.

L'obiettivo dell'EHT non è altri che Sagittarius A*, il mostro buco nero che si trova al centro della nostra Via Lattea.

Sebbene l'EHT impiegherà 10 giorni a raccogliere i dati, l'immagine effettiva non sarà completata e sarà disponibile fino al 2018.

L'EHT non è un singolo telescopio, ma un certo numero di radiotelescopi in tutto il mondo, tutti collegati tra loro.

L'EHT include super-stelle del mondo dell'astronomia come l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA) e telescopi meno conosciuti come il South Pole Telescope (SPT). possibile collegare insieme tutti questi telescopi in modo che agiscano come un unico grande "cannocchiale" delle dimensioni della Terra.

La potenza combinata di tutti questi telescopi è essenziale perché anche se l'obiettivo dell'EHT, Sagittarius A*, ha una massa di oltre 4 milioni di volte la massa del nostro Sole, è a 26.000 anni luce dalla Terra. Ha anche solo 20 milioni di km di diametro. Enorme ma minuscolo.

L'EHT è impressionante per una serie di motivi. Per funzionare, ciascuno dei telescopi componenti è calibrato con un orologio atomico. Questi orologi mantengono il tempo con una precisione di circa un trilionesimo di secondo al secondo.

Lo sforzo richiede un esercito di dischi rigidi, che verranno tutti trasportati tramite jet di linea all'Osservatorio Haystack al MIT per l'elaborazione. Tale elaborazione richiede quello che viene chiamato un computer grid, che è una sorta di supercomputer virtuale composto da 800 CPU.

Ma una volta che l'EHT avrà fatto la sua parte, cosa vedremo? Quello che potremmo vedere quando finalmente avremo questa immagine si basa sul lavoro di tre grandi nomi della fisica: Einstein, Schwarzschild e Hawking.

Quando gas e polvere si avvicinano al buco nero, accelerano. Non accelerano solo un po', accelerano molto e questo li fa emettere energia, come possiamo vedere. Questa sarebbe la mezzaluna di luce nell'immagine sopra. La macchia nera sarebbe un'ombra proiettata sulla luce dal buco stesso.

Einstein non predisse esattamente l'esistenza dei buchi neri, ma la sua teoria della relatività generale sì. È stato il lavoro di uno dei suoi contemporanei, Karl Schwarzschild, che ha effettivamente inchiodato come potrebbe funzionare un buco nero. Avanti veloce agli anni '70 e al lavoro di Stephen Hawking, che ha predetto ciò che è noto come Hawking Radiation.

Presi insieme, i tre ci danno un'idea di cosa potremmo vedere quando l'EHT finalmente acquisirà ed elaborerà i suoi dati.

La relatività generale di Einstein predisse che le stelle supermassicce avrebbero deformato lo spazio-tempo abbastanza da non permettere loro di sfuggire nemmeno alla luce. Il lavoro di Schwarzschild si è basato sulle equazioni di Einstein e ha rivelato che i buchi neri avranno orizzonti degli eventi. Nessuna luce emessa dall'interno dell'orizzonte degli eventi può raggiungere un osservatore esterno. E la radiazione di Hawking è la teorizzata radiazione del corpo nero che si prevede venga rilasciata dai buchi neri.

Il potere dell'EHT ci aiuterà a chiarire enormemente la nostra comprensione dei buchi neri. Se vediamo ciò che pensiamo di vedere, ciò conferma la teoria della relatività generale di Einstein, una teoria che è stata confermata dall'osservazione più e più volte.

Se EHT vede qualcos'altro, qualcosa che non ci aspettavamo affatto, allora significa che la Relatività Generale di Einstein si è sbagliata. Non solo, ma significa che non capiamo veramente la gravità.

Nei circoli di fisica si dice che non è mai intelligente scommettere contro Einstein. Ha avuto ragione più e più volte. Per sapere se aveva di nuovo ragione bisognerà aspettare il 2018.


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