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

Category:

Что такое "тень" черной дыры?

      Сами по себе черные дыры (ЧД) ничего не излучают и, следовательно, ненаблюдаемы. И их реальные массы и однозначно связанные с ними размеры до сих пор определялись астрономами достаточно хитроумными косвенными методами. Но в 2019 году 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 диаметр самой ЧД, 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, значит, массу сверхмассивной ЧД в центре галактики М87. Она оказалась равной примерно 6,5 млрд. масс Солнца.

      Этот результат получен почти 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: Эскизы космоса
Subscribe

  • Измерить гравитацию букашки. И, может быть, вируса...

    По Ньютону сила взаимного притяжения двух масс пропорциональна произведению этих масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами…

  • Фосфинобесие-2...

    В октябре прошлого года вынужден был выразить глубокое сомнение в том, что обнаруженный в атмосфере Венеры фосфин РН 3 является возможным…

  • Фосфинобесие...

    Не пойму я ажиотаж по поводу возможности существования жизни на Венере только на основании того, что в ее атмосфере обнаружили... ... следы…

promo moralg march 5, 2018 03:01 46
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 

  • 13 comments

  • Измерить гравитацию букашки. И, может быть, вируса...

    По Ньютону сила взаимного притяжения двух масс пропорциональна произведению этих масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами…

  • Фосфинобесие-2...

    В октябре прошлого года вынужден был выразить глубокое сомнение в том, что обнаруженный в атмосфере Венеры фосфин РН 3 является возможным…

  • Фосфинобесие...

    Не пойму я ажиотаж по поводу возможности существования жизни на Венере только на основании того, что в ее атмосфере обнаружили... ... следы…