Επιστήμονες δημιούργησαν τον πρώτο φασματικό χάρτη του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας

Οι ερευνητές προχώρησαν πέρα από την απλή φωτογράφιση μιας μαύρης τρύπας στη διάγνωση των φυσικών της ιδιοτήτων, δημιουργώντας τον πρώτο χωρικά αναλυμένο χάρτη φασματικού δείκτη της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας M87* στην κλίμακα του ορίζοντα γεγονότων της. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα στο The Astrophysical Journal Letters, προσφέρει ένα νέο παράθυρο στο πώς συμπεριφέρεται το πλάσμα σε ένα από τα πιο ακραία περιβάλλοντα του σύμπαντος.eurekalert+2

Ένας "φασματικός έλεγχος υγείας" για μια μαύρη τρύπα

Η ομάδα, με επικεφαλής επιστήμονες στο Αστεροσκοπείο της Σαγκάης (SHAO) της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, συνδύασε εικόνες που λήφθηκαν το 2018 από το Event Horizon Telescope και το Global Millimeter Very Long Baseline Interferometry Array σε δύο ραδιοφωνικά μήκη κύματος, 1,3 χιλιοστά και 3,5 χιλιοστά. Χαρτογραφώντας πώς αλλάζει η φωτεινότητα της ακτινοβολίας μεταξύ των συχνοτήτων σε κάθε σημείο γύρω από τη μαύρη τρύπα, οι ερευνητές δημιούργησαν αυτό που περιέγραψαν ως έναν "φασματικό έλεγχο υγείας" υψηλής ακρίβειας για την M87*.english.cas+2

Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν ότι οι ιδιότητες της ακτινοβολίας αλλάζουν συστηματικά με την απόσταση από τη μαύρη τρύπα. Κοντά στον ορίζοντα γεγονότων, ο φασματικός δείκτης είναι θετικός, υποδεικνύοντας ότι η σύγχροτρη αυτοαπορρόφηση εξακολουθεί να κυριαρχεί στην εκπομπή. Πιο μακριά, ο δείκτης γίνεται αρνητικός, σηματοδοτώντας μια μετάβαση σε οπτικά λεπτή ακτινοβολία. Αυτή η μετάβαση συμβαίνει περίπου 30 μικροδευτερόλεπτα τόξου από το κέντρο, μια απόσταση που ταιριάζει με τη δομή που μοιάζει με δακτύλιο στην εικόνα των 3,5 χιλιοστών.eurekalert+1

Η δομή του δακτυλίου συνδέεται με τη φυσική του πλάσματος

Το εύρημα υποδηλώνει ότι ο εμβληματικός δακτύλιος στις εικόνες της μαύρης τρύπας δεν είναι απλώς ένα γεωμετρικό χαρακτηριστικό, αλλά αντικατοπτρίζει μια πραγματική αλλαγή στη φυσική κατάσταση του περιβάλλοντος πλάσματος. "Λαμβάνοντας την πρώτη χωρικά αναλυμένη κατανομή φασματικού δείκτη της μαύρης τρύπας M87, μπορούμε να χαρακτηρίσουμε ποσοτικά πώς αλλάζουν οι ιδιότητες της ακτινοβολίας στην περιοχή γύρω από τη μαύρη τρύπα", δήλωσε η Δρ. Zhao Shanshan, βοηθός ερευνήτρια στο SHAO και πρώτη συγγραφέας της μελέτης. "Αυτό μας επιτρέπει να εξερευνήσουμε άμεσα πώς ποικίλλουν οι ιδιότητες του πλάσματος σε κλίμακες ορίζοντα και παρέχει νέα στοιχεία για την κατανόηση των ροών προσαύξησης και του σχηματισμού πιδάκων".english.cas+1

Κοιτάζοντας το μέλλον

Ο Δρ. Lu Rusen, ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε ότι η μελλοντική απεικόνιση πολλαπλών συχνοτήτων σε κλίμακα ορίζοντα θα βοηθήσει στον διαχωρισμό των επιδράσεων της φυσικής του πλάσματος από τις βαρυτικές υπογραφές στις εικόνες μαύρων τρυπών, επιτρέποντας ακριβέστερες μελέτες της προσαύξησης, του σχηματισμού πιδάκων και της βαρύτητας ισχυρού πεδίου. Οι ερευνητές σημείωσαν ότι οι συνεχείς εξελίξεις στο χιλιοστομετρικό VLBI θα μπορούσαν σύντομα να επιτρέψουν παρατηρήσεις με χρονική ανάλυση, μετατοπίζοντας τις μελέτες μαύρων τρυπών από τη στατική απεικόνιση προς τις δυναμικές φυσικές διαγνώσεις.news.cgtn+2