Das Forschungsteam entdeckt den Weg zu messerscharfen Bildern von Schwarzen Löchern

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Im vergangenen April löste das Event Horizon Telescope (EHT) internationale Aufregung aus, als es das erste Bild eines Schwarzen Lochs enthüllte. Heute hat ein Forscherteam neue Berechnungen veröffentlicht, die eine auffällige und komplizierte Substruktur in Schwarzlochbildern aufgrund extremer Gravitationslichtbiegung vorhersagen.

„Das Bild eines Schwarzen Lochs enthält tatsächlich eine verschachtelte Reihe von Ringen“, erklärt Michael Johnson vom Center for Astrophysics, Harvard and Smithsonian (CfA). „Jeder aufeinanderfolgende Ring hat ungefähr den gleichen Durchmesser, wird jedoch immer schärfer, weil sein Licht das Schwarze Loch mehrmals umkreist, bevor es den Betrachter erreicht. Mit dem aktuellen EHT-Bild haben wir nur einen kleinen Einblick in die volle Komplexität erhalten, die im Bild eines Schwarzen Lochs entstehen sollte. "

Da Schwarze Löcher alle Photonen einfangen, die ihren Ereignishorizont überqueren, werfen sie einen Schatten auf ihre helle Umgebungsemission von heißem infallierendem Gas. Ein „Photonenring“ umgibt diesen Schatten, der aus Licht erzeugt wird, das durch die starke Schwerkraft in der Nähe des Schwarzen Lochs konzentriert wird. Dieser Photonenring trägt den Fingerabdruck des Schwarzen Lochs – seine Größe und Form kodieren die Masse und Rotation oder den „Spin“ des Schwarzen Lochs. Mit den EHT-Bildern haben Schwarzlochforscher ein neues Werkzeug, um diese außergewöhnlichen Objekte zu untersuchen.

„Dies ist eine äußerst aufregende Zeit, um über die Physik der Schwarzen Löcher nachzudenken“, sagt Daniel Kapec vom Institute for Advanced Study. „Einsteins allgemeine Relativitätstheorie macht eine Reihe beeindruckender Vorhersagen für die Arten von Beobachtungen, die endlich in Reichweite kommen, und ich denke, wir können uns auf viele Fortschritte in den kommenden Jahren freuen. Als Theoretiker finde ich die schnelle Konvergenz zwischen Theorie und Experiment besonders lohnend, und ich hoffe, wir können weiterhin universellere Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie isolieren und beobachten, wenn diese Experimente empfindlicher werden. “

Das Forschungsteam bestand aus Beobachtungsastronomen, theoretischen Physikern und Astrophysikern.

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„Durch die Zusammenführung von Experten aus verschiedenen Bereichen konnten wir ein theoretisches Verständnis des Photonenrings mit dem verbinden, was mit Beobachtung möglich ist“, erklärt George Wong, ein Doktorand der Physik an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign. Wong entwickelte eine Software, um simulierte Schwarzlochbilder mit höheren Auflösungen als zuvor zu erzeugen und diese in die vorhergesagten Serien von Teilbildern zu zerlegen. „Was begann als …

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