Новият космически телескоп Webb на НАСА за 10 милиарда долара разкрива свръхмасивна черна дупка в сърцето на Млечния път

Уеб ще се справи с предизвикателството на озадачаващите свръхмасивни изригвания на черна дупка, които се оказаха едновременно интригуващи и разочароващи за астрономите.

През първата си година на работа, НАСА‘с Космически телескоп Джеймс Уеб Ще обедините усилията си с глобални съвместни усилия, за да създадете образ на непосредствената околност на масивния блок Черна дупка в сърцето ни млечен път галактика. Телескопът Event Horizon (EHT) е най-известен с първото си изображение на „сянка“ на черна дупка в сърцето на галактика M87 и сега насочи усилията си към по-сложната среда на Стрелец A*, огромния Млечен път. Черна дупка. Докато ядрото на M87 осигурява статична цел, дъгата A* показва мистериозни мигащи светкавици на почасова база, което прави стрелбата по-трудна. Уеб ще помогне със своите инфрачервени изображения на региона на черната дупка, предоставяйки данни за това кога съществуват изригвания, които ще бъдат ценна справка за екипа на EHT.

Огромен вихър от горещ газ свети с инфрачервена светлина, показвайки приблизителното местоположение на свръхмасивната черна дупка в сърцето на нашия Млечен път. Това композитно изображение с много дължини на вълните включва близка инфрачервена светлина, уловена от космическия телескоп Хъбъл на НАСА, и беше най-резкото инфрачервено изображение, правено някога от региона на галактическия център, когато беше пуснато през 2009 г. Динамични светкавици в региона, непосредствено заобикалящ черната дупка, наречен Стрелец A*, усложни съвместната работа на Event Horizon Telescope (EHT) за създаване на по-близко и по-детайлно изображение. Докато самата черна дупка не излъчва светлина и следователно не може да бъде открита от телескоп, екипът на EHT работи, за да я улови, като получи ясно изображение на горещия, светещ прах и газ директно около нея. Кредит: НАСА, ESA, SSC, CXC, STScI

На изолирани планински върхове по цялата планета учените чакат известие, че нощта е нощ: сложната координация на десетки телескопи на Земята и в космоса е завършена, времето е ясно, технически проблеми са решени – метафоричните звезди са подравнени. Време е да надникнем в свръхмасивната черна дупка в сърцето на нашия Млечен път.

Планирането на Sudoku, както го наричат ​​астрономите, се случва всеки ден от кампанията за наблюдение чрез сътрудничеството на Event Horizon Telescope (EHT) и скоро ще имат нов играч, който да обмислят; Космическият телескоп Джеймс Уеб на НАСА ще се присъедини към тези усилия. По време на първия списък с наблюдения на Уеб, астрономите ще използват силата му в инфрачервените изображения, за да се справят с някои от уникалните и постоянни предизвикателства, представени от черната дупка на Млечния път, наречена Стрелец A* (Sgr A*; звездичката се произнася като „звезда“).

През 2017 г. EHT използва комбинираната сила за изобразяване на осем радиотелескопни съоръжения по цялата планета, за да заснеме първия исторически изглед на региона, директно заобикалящ свръхмасивна черна дупка, в галактиката M87. Sgr A* е по-близо, но по-тъмно от черната дупка на M87, а уникалните трептящи отблясъци в материала около него променят модела на светлината на ежечасна база, което представлява предизвикателство за астрономите.

Кредит: НАСА, ESA, SSC, CXC, STScI

„Свръхмасивната черна дупка на нашата галактика е единствената, за която се знае, че съдържа този тип сияние и въпреки че това прави много трудно да се направи снимка на региона, тя също така прави Стрелец A* по-интересен от научна гледна точка“, каза астрономът Фархад Юсефзаде. . , който е професор в Северозападен университет и главен изследовател в програмата за наблюдение на Sgr A* на Webb.

Изригванията се дължат на временното, но интензивно ускорение на частиците около черната дупка до много по-високи енергии, със съответното излъчване на светлина. Значително предимство на наблюдението на Sgr A* с помощта на Webb е възможността за улавяне на данни в две инфрачервени дължини на вълната (F210M и F480M) едновременно и непрекъснато, от позицията на телескопа извън Луната. Webb ще има непрекъснат изглед, наблюдавайки циклите на изгаряне и охлаждане, които екипът на EHT може да използва като справка със собствените си данни, което води до по-ясна картина.

Източникът или механизмът, който причинява изригвания на Sgr A*, е силно дискутиран. Отговорите за това как започват, достигат пика и се разсейват изригванията на Sgr A* може да имат далечни последици за бъдещото изследване на черните дупки, както и на частиците и плазма Физика, дори изригвания от слънцето.

Горещ газ обикаля около свръхмасивната черна дупка на Млечния път, осветена в близка инфрачервена светлина, уловена от космическия телескоп Хъбъл на НАСА. Издадено през 2009 г., за да отпразнува Международната година на астрономията, това изображение беше най-резкото инфрачервено изображение на региона на галактическия център. Предстоящият космически телескоп Джеймс Уеб на НАСА, който е планиран да стартира през декември 2021 г., ще продължи това търсене, съчетавайки прецизността на силата на Хъбъл с по-голяма способност за откриване на инфрачервено лъчение. Наблюденията на Уеб за изригвания в региона ще представляват особен интерес за астрономите, които не са наблюдавани около никоя друга супермасивна черна дупка и причината е неизвестна. Изригванията усложниха стремежа на сътрудничеството Event Horizon Telescope (EHT) да заснеме изображение на региона, директно около черната дупка, и се очаква инфрачервените данни на Webb да помогнат значително за създаването на чисто изображение. Кредит: NASA, ESA, STScI и Q. Daniel Wang (UMass)

„Черните дупки са просто невероятни“, каза Сера Марков, астроном от изследователския екип на Webb Sgr A* и вицепрезидент на Научния съвет в EHT. „Причината, поради която учените и космическите агенции по света полагат толкова много усилия в изучаването на черните дупки, е, че те са най-екстремните среди в известната вселена, в която можем да подложим нашите фундаментални теории, като общата теория на относителността, на практически тест.“

Черните дупки, предсказани от Алберт Айнщайн като част от неговата Обща теория на относителността, са в известен смисъл обратното на това, което предполага името им – вместо празна дупка в пространството, черните дупки са най-плътните и плътно опаковани области на материята. . Гравитационното поле на черна дупка е толкова силно, че изкривява тъканта на пространството около себе си и всяка материя, която се приближи твърде близо, остава там завинаги, заедно с всяка светлина, която материята излъчва. Ето защо черните дупки изглеждат „черни“. Всяка светлина, открита от телескопите, всъщност не е от самата черна дупка, а от областта около нея. Учените наричат ​​последния вътрешен ръб на тази светлина хоризонт на събитията, откъдето е получил името си сътрудничеството EHT.

EHT изображението на M87 беше първото пряко визуално доказателство, че прогнозите на Айнщайн за черна дупка са правилни. Черните дупки все още представляват доказателствена основа за теорията на Айнщайн и учените се надяват, че внимателно подредените многовълнови наблюдения на Sgr A* от EHT, Webb, рентгенови лъчи и други обсерватории ще намалят границата на грешка при изчисленията на общата теория на относителността или може би сочат към нови светове на физиката, а не. Сега го разбираме.

Колкото и вълнуваща да е перспективата за ново разбиране и/или нова физика, Марков и Заде отбелязват, че това е само началото. „Това е процес. В началото вероятно ще имаме повече въпроси, отколкото отговори“, каза Марков. Изследователският екип на Sgr A* планира да продължи повече време с Webb през следващите години, за да стане свидетел на допълнителни възпламеняващи събития и да изгради база от знания, и да се идентифицират модели от произволни изригвания. Очевидно знанията, получени от изучаването на Sgr A*, след това ще бъдат приложени към други черни дупки, за да се види какво е фундаментално за тяхната природа спрямо това, което прави черната дупка уникална.

Така че стресиращото планиране на Судоку ще продължи известно време, но астрономите са съгласни, че си заслужава. „Това е най-благородното нещо, което хората могат да направят, търсенето на истината“, каза Заде. „Това е в нашата природа. Искаме да знаем как работи Вселената, защото ние сме част от Вселената. Черните дупки могат да съдържат улики за някои от тези големи въпроси.“

Телескопът Webb на НАСА ще бъде водещата обсерватория за космически науки за следващото десетилетие, изследваща всеки етап от космическата история – от нашата слънчева система до най-отдалечените наблюдавани галактики в ранната вселена и всичко между тях. Уеб ще разкрие нови и неочаквани открития и ще помогне на човечеството да разбере произхода на Вселената и нашето място в нея. Webb е международна програма, ръководена от НАСА с нейните партньори ESA (Европейска космическа агенция) и Канадската космическа агенция.