Lỗ đen được tìm thấy như thế nào?

Các lỗ đen có rất nhiều trọng lực mà thậm chí ánh sáng không thể thoát khỏi chúng . Nếu chúng ta không thể nhìn thấy chúng, và hút tất cả các bức xạ điện từ, thì làm sao chúng ta có thể tìm thấy chúng?

Để thêm vào câu trả lời của John Conde. Theo trang web "Hố đen" của NASA , rõ ràng không thể thực hiện phát hiện lỗ đen bằng cách phát hiện bất kỳ dạng bức xạ điện từ nào phát ra trực tiếp từ nó (do đó, không thể nhìn thấy ').

Lỗ đen được suy luận bằng cách quan sát sự tương tác với vật chất xung quanh, từ trang web:

Tuy nhiên, chúng ta có thể suy ra sự hiện diện của các lỗ đen và nghiên cứu chúng bằng cách phát hiện ảnh hưởng của chúng đối với các vấn đề khác gần đó.

Điều này cũng bao gồm phát hiện bức xạ tia X phát ra từ vật chất đang tăng tốc về phía lỗ đen. Mặc dù điều này có vẻ mâu thuẫn với đoạn đầu tiên của tôi - cần lưu ý rằng đây không phải là trực tiếp từ lỗ đen, mà là từ sự tương tác với vật chất đang tăng tốc về phía nó.

Có rất nhiều, rất nhiều cách để làm điều này.

Thấu kính hấp dẫn

Điều này là cho đến nay được biết đến nhiều nhất. Nó đã được đề cập bởi những người khác, nhưng tôi sẽ chạm vào nó.

Ánh sáng đến từ các vật thể ở xa có thể bị uốn cong bởi trọng lực, tạo ra hiệu ứng giống như thấu kính. Điều này có thể dẫn đến nhiều hình ảnh hoặc bị bóp méo của đối tượng (Nhiều hình ảnh làm phát sinh các vòng và hình chữ thập Einstein ).

Vì vậy, nếu chúng ta quan sát hiệu ứng thấu kính ở một khu vực không có vật thể to lớn có thể nhìn thấy, có lẽ có một lỗ đen ở đó. Thay thế là chúng ta đang nhìn qua vật chất tối 'quầng sáng' bao quanh (và kéo dài qua) các thành phần phát sáng của mọi cụm thiên hà và cụm thiên hà ( Xem: Cụm đạn ). Trên quy mô đủ nhỏ (tức là - khu vực trung tâm của các thiên hà), đây không thực sự là một vấn đề.

(Đây là ấn tượng của một nghệ sĩ về một thiên hà đi đằng sau BH)

Sóng hấp dẫn

Quay các lỗ đen và các hệ động lực khác liên quan đến các lỗ đen phát ra sóng hấp dẫn. Các dự án như LIGO (và cuối cùng, LISA ) có thể phát hiện các sóng này. Một ứng cử viên quan tâm chính cho LIGO / VIRGO / LISA là sự va chạm cuối cùng của hệ thống lỗ đen nhị phân.

Dịch chuyển đỏ

Đôi khi chúng ta có một lỗ đen trong một hệ nhị phân có một ngôi sao. Trong trường hợp như vậy, ngôi sao sẽ quay quanh barycenter chung.

Nếu chúng ta quan sát ngôi sao một cách cẩn thận, ánh sáng của nó sẽ bị lệch khi nó đang di chuyển ra xa chúng ta và bị mờ đi khi nó tiến về phía chúng ta. Sự thay đổi trong dịch chuyển đỏ gợi ý sự quay và trong trường hợp không có vật thể thứ hai nhìn thấy được, chúng ta thường có thể kết luận rằng có một lỗ đen hoặc sao neutron ở đó.

Đề xuất của Salpeter-Zel'dovitch / Zel'dovitch-Novikov

Đi vào một chút lịch sử ở đây, Salpeter và Zel'dovitch độc lập đề xuất rằng chúng ta có thể xác định các lỗ đen từ sóng xung kích trong các đám mây khí. Nếu một lỗ đen vượt qua đám mây khí, các khí trong đám mây sẽ buộc phải tăng tốc. Điều này sẽ phát ra bức xạ (chủ yếu là tia X) mà chúng ta có thể đo được.

Một cải tiến về vấn đề này là đề xuất của Zel'dovitch-Novikov, xem xét các lỗ đen trong hệ thống nhị phân có một ngôi sao. Một phần của gió mặt trời từ ngôi sao sẽ bị hút vào lỗ đen. Sự gia tốc bất thường này của gió sẽ, một lần nữa, dẫn đến sóng xung kích tia X.

Phương pháp này (ít nhiều) đã dẫn đến việc phát hiện ra Cyg X-1

Con quay vũ trụ

Cyg A là một ví dụ về điều này. Các lỗ đen quay tròn hoạt động giống như các con quay vũ trụ - chúng không dễ dàng thay đổi hướng của chúng.

Trong hình ảnh radio sau đây của Cyg A, chúng ta thấy những tia khí mờ nhạt này phát ra từ vị trí trung tâm:

Những chiếc máy bay phản lực này dài hàng trăm ngàn năm ánh sáng - nhưng chúng rất thẳng. Không liên tục, nhưng thẳng. Bất cứ đối tượng nào nằm ở trung tâm, nó phải có khả năng duy trì định hướng của nó rất lâu.

Đối tượng đó là một lỗ đen quay tròn.

Chuẩn tinh

Hầu hết các quasar được cho là được cung cấp bởi các lỗ đen. Nhiều (nếu không phải tất cả) các giải thích của ứng viên về hành vi của họ liên quan đến các lỗ đen với các đĩa bồi tụ, ví dụ như quy trình Blandford-Znajek .

Một lỗ đen cũng có thể được phát hiện bằng cách nó bẻ cong ánh sáng khi nhiều cơ thể khác nhau di chuyển phía sau nó. Hiện tượng này được gọi là thấu kính hấp dẫn và là dự đoán trực quan tuyệt vời nhất về thuyết tương đối rộng của Einstein.

Hình ảnh này miêu tả hình học của thấu kính hấp dẫn. Ánh sáng từ các vật thể nền phát sáng bị bẻ cong do sự cong vênh của không-thời gian với sự hiện diện của khối lượng (ở đây, chấm đỏ có thể hình dung là lỗ đen trong câu hỏi):

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra sự tồn tại của một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà của chính chúng ta và được mệnh danh là Nhân Mã A * .

Trong khoảng thời gian mười năm, quỹ đạo của một nhóm sao nhỏ đã được theo dõi, và lời giải thích duy nhất cho sự chuyển động nhanh chóng của chúng là sự tồn tại của một vật thể rất nhỏ gọn với khối lượng khoảng 4 triệu mặt trời. Với quy mô khối lượng và khoảng cách liên quan, kết luận là nó phải là một lỗ đen.

Một cách là bằng cách làm theo Gamma Ray Bursts . Khi một lỗ đen hút khí xung quanh hoặc nuốt một ngôi sao quá gần, chúng thường phát ra các vụ nổ tia gamma rất mạnh mẽ và dễ phát hiện (mặc dù chúng không tồn tại lâu).

Trong trường hợp các hố đen siêu lớn , chúng dường như là trung tâm của mọi thiên hà vừa và lớn. Nó làm cho nơi để nhìn khá dễ dàng.

Tất cả 4 câu trả lời được đưa ra trước câu hỏi này đều rất hay và hoàn chỉnh lẫn nhau; việc tìm kiếm một đối tượng quay quanh đối tượng mục tiêu của bạn cho phép bạn cũng tính được khối lượng của đối tượng mục tiêu của mình.

Vật chất rơi vào lỗ đen được tăng tốc về tốc độ ánh sáng. Khi nó được gia tốc, vật chất vỡ thành các hạt hạ nguyên tử và bức xạ cứng, đó là tia X và tia gamma. Bản thân một lỗ đen không nhìn thấy được, nhưng có thể nhìn thấy ánh sáng (chủ yếu là tia X, tia gamma) từ vật chất không được gia tốc và vỡ thành các hạt.

Bằng cách nhìn về phía trung tâm thiên hà của chúng ta, kính viễn vọng không gian tia X Chandra đã quan sát thấy một số lỗ đen bên cạnh Sgr A *, bằng cách bắt được bức xạ cứng của vật chất đang bay lên khi chúng nuốt thứ gì đó; Sau đó, các hố đen lại tối đi nếu không còn gì để đồng hóa gần đó;

http://framra.harvard.edu/press/05_release/press_011005.html

Ở đây bạn có thể thấy một số thứ này bùng lên trong một đám hố đen gần trung tâm thiên hà của chúng ta.

Các phương pháp phát hiện lỗ đen (không thực sự là lỗ hoặc điểm kỳ dị, vì chúng có khối lượng, bán kính, góc quay, điện tích và do đó mật độ thay đổi theo bán kính, xem http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ).

• để phát hiện một cách thụ động một lỗ đen (sao hoặc siêu khối), hãy tìm / chờ các tia sáng bức xạ cứng xảy ra lẻ tẻ, sau đó theo dõi bằng các quan sát để xem liệu bạn có bắt được một grb (vụ nổ tia gamma) từ một lỗ đen thực sự hay chỉ là một màu trắng sao lùn hoặc sao neutron làm một ngôi sao tuần hoàn;

• để chủ động phát hiện lỗ đen tìm thấu kính hấp dẫn, đó là hiệu ứng liên tục hoặc các ngôi sao quay quanh với tốc độ cao xung quanh một điểm dường như trống rỗng trong không gian, chẳng hạn như S2 với tốc độ 5000 + km / giây, xung quanh Sgr A *

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Nhưng sẽ không còn gì để xem điều gì gây ra nó; tốt hơn nên có một số quan sát về điểm đó trên bầu trời trước khi nó xảy ra.