Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Category:

Зачем астрономам нужна "тень" черной дыры? И что это такое?

      Сами по себе черные дыры (ЧД) ничего не излучают и, следовательно, не наблюдаемы. И их реальные размеры и однозначно связанные с ними массы до сих пор определялись астрономами достаточно хитроумными косвенными методами. Но с год назад был опубликован снимок тени сверхмассивной ЧД в центре одной из ближайших галактик М87. Снимок не самой ЧД, а лишь ее тени (тень ЧД - темное пятно в центре яркого круга, являющегося изображением вращающего вокруг ЧД аккреционного диска):



      Но шум по поводу этого открытия поднялся большой. Почему? Диаметр тени ЧД, как и ее размер (диаметр), однозначно связан с массой ЧД. Как конкретно связан и что понимать под "тенью" ЧД (термин весьма неудачный) - под катом.

    ЧД обычно характеризуют радиусом ее горизонта событий (гравитационным радиусом). Этот радиус Rg = 2GM/c2, где М - масса ЧД, полностью находящаяся внутри сферы радиуса Rg. Понимать эту величину следует просто - для того, чтобы удалиться от ЧД с этого радиуса на бесконечность надо развить скорость (известную со школы вторую космическую скорость), равную скорости света.      

      Как и всякий массивный объект ЧД искривляет траектории лучей света (фотонов), загибая их к себе. Точно так поступает и Солнце, но в очень слабой степени. А ЧД - сильно. И чем ближе проходят траектории лучей к ЧД, тем сильнее она их загибает. Посмотрим на эту картинку:



      На ней синяя сфера - ЧД радиуса Rg. И показан так называемый прицельный параметр b - минимальное расстояние, на которое фотон приблизился бы к центру ЧД, если бы двигался по прямой без учёта её гравитации. Это длина перпендикуляра из центра ЧД на эту прямую. Гравитация искривляет траекторию фотона, причём тем сильнее, чем меньше b. И если прицельный параметр станет меньше ~ 2,6Rg, то траектория фотона загнется к ЧД так, что фотон коснется гравитационного радиуса Rg и поглотится ЧД.

      Если теперь развернуть движение фотонов в обратную сторону, то станет ясно, что из области с радиусом 2,6Rg вокруг чёрной дыры излучение к наблюдателю не попадает, поскольку начала лучей для неё лежат на горизонте событий ЧД. Это и будет "тень" чёрной дыры с радиусом 2,6Rg.

      И увидев напрямую тень ЧД по ее диаметру астрономы смогли определить Rg и, следовательно, ее массу. Она оказалась равной примерно 6,5 млрд. массам Солнца.

      Разумеется, написанное выше, лишь общая схема. Без деталей. И на пределе возможностей приборной и вычислительной базы. Которая есть совокупность синхронизированно работающих радиотелескопов, разбросанных по всему земному шару и проводящих наблюдения на длине волны в 1,3 мм плюс более года работы мощных компьютеров для получения изображения, приведенного на верхнем фото.


Tags: Черные дыры
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Чем могу быть полезен?

    Еще Козьма Прутков говаривал: Специалист подобен флюсу, полнота его одностороння. К середине 1980-х я тоже стал подобен флюсу, что было…

  • Маленькие рассказы о космосе (18).

    За 10 лет в ЖЖ написал немало постов по космической тематике. Расфасовав их метками по разным подтемам. Но будучи сделанными в разное время по…

  • Уроки физики...

    На 77-м году жизни оказался вновь востребованным. В качестве профессора на 0,5 ставки на той кафедре, которую сам же и создавал в 1988-м в ВолГУ.…

promo moralg march 5, 2018 03:01 43
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments