Die unmögliche Schwarzes Loch-Fotografie

Das Foto des supermassiven Blackhole im Zentrum der M87-Galaxie.

In meinem vorherigen Artikel haben wir die Arten von Bildern beschrieben, die wir von einem weltraumgestützten Teleskop empfangen können. Ein Stern löst sich in ein kaum funkelndes 11-Quadrat-Pixel-Bild auf. Aber was ist mit Bildern wie den obigen? Dies ist das berühmte Bild eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der M87-Galaxie, 53,49 Millionen Lichtjahre entfernt.

Ist es am Himmel also größer als Trappist A. Kurze Antwort nein. Ein Bild des Schwarzen Lochs M87 zu erhalten, entspricht in etwa dem Auffinden eines einzelnen Sandkorns an einem Strand in San Francisco, während Sie in New York sitzen.

Das Auflösen eines Bildes eines Schwarzen Lochs entspricht dem Auffinden eines einzelnen Sandkorns in LA, wenn Sie in New York stehen

Zum Vergleich: Das Hubble Space-Teleskop verfügt über ein Auflösungsvermögen, mit dem eine große Wassermelone über dieselbe Entfernung abgebildet werden kann.

Dies liegt an einer physischen Grenze von Linsen / Spiegeln. Die Bildauflösung, die Sie mit einem Teleskop erzielen können, ist proportional zur Größe des Objektivs, das Sie mit Ihrem Teleskop verwenden. Große Linsen wie die des Hubble haben einen Durchmesser von 7,8 Fuß (70 cm) und werden auf 10 Grad Nanometer glatt poliert. Landgestützte Observatorien können Linsen haben, die noch größer sind, aber atmosphärische Unschärfen kompensieren müssen.

Das Hubble-Weltraumteleskop (Ich kann mein Haus von hier aus sehen!)

Leider gibt uns keine dieser Optionen ein Foto mit der Auflösung, die wir benötigen, um ein echtes schwarzes Loch zu sehen. Dafür müssen wir größer denken.

Dies ist das Quadratkilometer-Array. Die Auflösung von Radioteleskopen ist viel höher als bei Weltraumteleskopen, jedoch bei Radiowellenlängen

Interferometry Array ist eine Art Teleskop, das die winzige Phasendifferenz zwischen einfallenden Lichtwellen nutzt, um deren Auflösung zu erhöhen. So sehen wir weit entfernte Galaxien, uralte Quasare und supermassive Schwarze Löcher.

Very Large Array (unter dem Motto, dass Astronomen bei der Benennung von Dingen schrecklich sind), sind verknüpfte Radioteleskope, die die physikalischen Auflösungsgrenzen von Teleskopen mit sichtbarer Wellenlänge überwinden. Wie der Name schon sagt, nehmen diese Radioteleskop-Arrays viel Platz ein, Dutzende Quadratkilometer. Aber auch das ist nicht groß genug. Wir müssen größer denken

Das Event Horizon Telescope besteht aus 9 Funkobservatorien vom Südpol bis Grönland.

Dazu benötigen wir ein Interferometer der Größe des Planeten, um Wellenlängen von bis zu 1,3 mm aufzulösen. Dies ist der Rand des Funkspektrums. Kleinere Wellenlängen bringen Sie in das Infrarotspektrum, das für die Bildaufnahme ungeeignet ist. Wenn der Planet ein bisschen kleiner wäre, hätten wir keine Bilder von Schwarzen Löchern. Die Teleskope werden mit Atomuhren synchronisiert. Die Petabyte an Daten werden weitergeleitet, indem Festplatten von der Antarktis und anderswo an einen sicheren Ort transportiert werden, über den die Bildverarbeitungssoftware Daten speichert.

Der fast lichtschnelle Auswurf des supermassiven Blackhole umfasst 5.000 Lichtjahre

Was zeigt das Foto? Auf dem Foto, das Sie betrachten, befindet sich der Schatten des schwarzen Lochs im hellen Ring der Photonenkugel. Der Punkt bei etwa 1,5 dem Ereignishorizont, an dem Licht um das Schwarze Loch kreist. Das Licht verlässt die Photonensphäre, indem es entweder in den Ereignishorizont fällt oder aus der Umlaufbahn austritt.

Die Photonenkugel eines Schwarzen Lochs

Durch die Modellierung der Schwarzen Loch-Magnetodynamik und deren Vergleich mit dem verschwommenen Bild können Physiker die Masse des Schwarzen Lochs bei 6 Milliarden Sonnenmassen und die Größe etwas größer als die des Sonnensystems vom Mittelpunkt bis zum Ereignishorizont schätzen.