Chúng ta có thể mong đợi gì từ hình ảnh chính xác đầu tiên của lỗ đen?

Từ những tin tức gần đây từ Viện thiên văn vô tuyến Max Planck:

Hội đồng nghiên cứu châu Âu (ERC) đã trao 14 triệu Euro cho một nhóm các nhà vật lý thiên văn châu Âu để xây dựng hình ảnh chính xác đầu tiên về một lỗ đen. Nhóm nghiên cứu sẽ kiểm tra dự đoán của các lý thuyết hấp dẫn hiện nay, bao gồm cả thuyết tương đối rộng của Einstein.

Tôi đã từng thấy các mô tả trên máy tính về các lỗ đen trong quá khứ, chúng có giống với những gì chúng ta có thể mong đợi từ nỗ lực mới này không?

Trong hình ảnh tiếp theo, chúng ta có thể thấy một mô hình máy tính của một lỗ đen gồm mười khối lượng mặt trời khi nhìn từ khoảng cách 600km với Dải Ngân hà ở hậu cảnh với góc mở camera ngang 90 độ:

Nguồn hình ảnh

Vì các nhà thiên văn học đang sử dụng kính viễn vọng vô tuyến chứ không phải kính viễn vọng quang học, tôi muốn chỉ ra lý do tại sao họ làm như vậy - Trung tâm của Dải Ngân hà là một nơi rất bụi bặm. Bước sóng từ milimet đến quang học dễ dàng bị hấp thụ bởi tất cả bụi này, vì vậy rất khó để nhìn thấy tâm của thiên hà trong quang phổ. Nhưng sóng vô tuyến không bị hấp thụ và trung tâm của thiên hà chúng ta là một nguồn sóng vô tuyến rất mạnh. Do đó, nhìn vào đài phát thanh sẽ cho chúng ta hình ảnh rõ ràng nhất về những gì đang xảy ra ở đó.

Họ đề cập trong bài báo rằng họ sử dụng một kỹ thuật gọi là VLBI (Giao thoa kế đường cơ sở rất dài) để ghi lại hình ảnh hố đen.

Hình ảnh bạn nhận được từ VLBI không phải là hình ảnh theo nghĩa truyền thống, giống như bạn sẽ nhận được từ kính viễn vọng quang học. VLBI đo độ lệch pha của sóng đến hai ăng ten khác nhau (có lẽ ở hai lục địa khác nhau) và sử dụng độ lệch pha này để suy ra kích thước của nguồn trên bầu trời. Trái ngược nhau, mặc dù chúng có thể phân giải các nguồn có kích thước nhỏ hơn một giây, nhưng rất khó để định vị vị trí tuyệt đối trên bầu trời ở mức độ rất cao.

Vì vậy, hy vọng chúng tôi sẽ có thể giải quyết chân trời sự kiện của lỗ đen, nhưng chúng tôi sẽ (gần như chắc chắn) không thể nhìn thấy một hình ảnh như bức ảnh bạn đã đăng.

Tôi nghĩ rằng hình ảnh bạn đăng không hoàn toàn thực tế. Trên đó, các vật thể chỉ được đảo từ bán kính nào đó, trong khi những gì bạn có thể mong đợi từ một lỗ đen thực sự nhìn thấy từ gần đủ là sự kết hợp của những điều sau:

a) một đĩa bồi tụ b) một người bạn đồng hành bị hút c) Bức xạ của Hawking d) X-Ray phát ra từ các cực (thực sự bắt đầu từ chân trời sự kiện)

Bạn sẽ không nhìn thấy một vòng tròn đen thực sự, vì rất có thể sẽ có rất nhiều vấn đề ngoài đường chân trời sự kiện tỏa ra.