2020.04.10.
20:04

Írta: Horváth_Kálmán

Téridő felcsavarva, bevilágítva - egy éves az első kép a fekete lyukról

A világegyetemben sokkal több fekete lyuk található, mint szar zenekar Pécsen, mégis tavaly áprilisig kellett várni, hogy végre megörökítsék az egyik ilyen monstrumot. Mi tartott ennyi ideig és miért őrült meg a tudósvilág egy kávésbögre lenyomatát idéző pixeles képtől? 

A fekete lyukakról szóló sorozatunk első része itt

Hogy mennyire nem ritkák a fekete lyukak, arra jó példa, hogy a Tejútrendszer közepén, a Földtől 26.000 fényévre is csücsül egy, valaha szebb napokat is látott példány. A Sagittarius A* fekete lyuk 6 millió évvel ezelőtt még sokkal aktívabb volt, komoly gázcsomókat sercintett ki a galaxisunkból, de amióta diétára fogták, inkább csak szendereg és kerüli a nyilvánosságot. 

3988.jpg

A Chandra űrtávcső által 2017-ben készített, nosztalgikus röntgenképén (az Ősrobbanás után járunk pár milliárd évvel) egy milliárd fekete lyuk nem látható, megtalálod mindet? 

Sokkal érdekesebb és fotogénebb az M87 nevű, a Földhöz legközelebb lévő (de még így is 53 millió fényévre található) Virgo galaxishalmaz közepén gubbasztó szupermasszív fekete lyuk (a Powehi nevet kapta a keresztségben), aminek tényleg impozáns mérete van: 40 milliárd kilométer az eseményhorizontjának az átmérője - a fekete lyukká bindzsizett Nap 5 km-es lenne a Schwarzschild-sugár alapján. Ezeket a számokat nehéz kontextusba helyezni, szerencsére Randall, az Explain XKCD alapítója viszonyításként felhelyezte az eseményhorizontra a Nap és a Plútó távolságát (~6 milliárd km). 

A többi paramétere is elképesztő: Powehi 6,5 milliárd naptömegű (csak mondom, hogy a Nap a Naprendszer teljes tömegének kb. 98%-át adja), szóval nem olyan anyaghiányos, mint az önkormányzatok saját pénzből felújított úthálózatai. A kivetett plazmája is elég komoly féknyomot hagy: 200.000 fényévig követhető. 

De mitől lesz ekkora buflák? A fekete lyukak egymást és neutroncsillagokat is képesek elnyelni, a gravitációs hullámok (amiről már tervezünk egy posztot) igazolását is egy ilyen eseménynek köszönhetjük, de például mi lehet a magyarázata annak a 12 milliárd naptömegű szörnyetegnek, ami az ősrobbanást követő zűrös, első milliárd év végén jött létre? Olyan anomália ez, mintha az újszülött osztályon hirtelen megjelenne egy 93 kilós csecsemő. A legvalószínűbb elmélet szerint ezek a monstrumok ilyen rövid idő alatt csak úgy keletkezhettek, ha a gázok kihagyták a csillaggá alakulás fázisát és azonnal fekete lyukká omlanak össze. 

Társaságban felmerülhet, hogy lehet lefotózni egy emberi ésszel szinte felfoghatatlanul messze lévő, a távolsághoz képest aránytalanul kisméretű, a látható fény tartományában nem észlelhető objektumot? Az Event Horizon Teleszkóprendszer tervezőinek és üzemeltetőinek nehezebb dolga volt, mintha Columbo feleségét Keyser Soze karjaiban kellett volna megörökíteniük. A távolság miatt egy olyan felbontású teleszkópot kellett tervezniük, amit ha a Holdra irányítanak, azzal ki lehet olvasni Armstrong cipőnyomának a recéit, mindezt a rádióhullámok tartományában. Ehhez a Föld 8 pontján elhelyezett rádióteleszkópok atomórával összehangolt közös képalkotására volt szükség: nagyon leegyszerűsítve úgy képzeljétek ezt el, mintha egy hatalmas tükröt darabokra törnének és ezekből alkotnak egy bolygó nagyságú gyűjtőlencsét (vagy egy olyan diszkógömböt, ami nem teríti, hanem fókuszálja a fényt). 2017-ben még viszonylag jól haladtak a kozmikus paparazziskodással a tudósok, 2018-ban viszont a légkörben felsűrűsödő vízgőz lassította a munkát, aztán az 5 petabytenyi adatot (nagyjából 60 évnyi HD-pornónak megfelelő adathalmaz) Massachusettsbe kellett szállítani repülővel és autóval, így tudtak nagyjából 100 gigabites másodpercenkénti adatátvitelt elérni - ha neten akarták volna átküldeni, az kb. 25 év lett volna.

A rengeteg képből gépi tanulásos algoritmusok segítségével (többek között betápláltak meglévő képeket nagy tömegű csillagok okozta gravitációs lencsehatásokról és fantáziarajzokat fekete lyukakról) finomították ki a végső képet. 

 Na de vissza a képhez: a lyuk körül, az eseményhorizonttól 3 Schwarzschild-sugár távolságra (60 milliárd km-re,  ami ennél közelebb kerül az eseményhorizonthoz, az elnyelődik) közel fénysebességgel áramló akkréciós korongban plazmaállapotúvá izzik a sokmillió fokos, csillagokból és a csillagközi térből kiszívott anyag. Az akkréciós korong fényesebb részén a plazma felénk közeledik, a sötétebb részen pedig távolodik (nagyjából két nap alatt kerüli meg az eseményhorizontot), egy kis csavarral: a felső rész valójában az eseményhorizont mögött fut, csak a téridő hajlása miatt válik láthatóvá.

Az Interstellarban ábrázolt fekete lyuknál is ugyanez a jelenség okozza, hogy a forgástengelyre merőleges, sík korongnál az eseményhorizontot minden oldalról bebugyolálja a fényesség.

891208_1.jpg

Az eseményhorizont a téridő torzulása miatt 2,6-szor nagyobbnak tűnik, mint amekkora a valóságban lehet, mert szemből látjuk majdnem minden oldalát, mint az asztalon kilapított stresszlabda hátsó felét vagy a strandon a nagyon kövér emberek melltartópánt által oldalra szorított hátháját. Az eseményhorizontnál ezt az árnyékszerű kivetülést, amit a még el nem nyelt, de már a fekete lyuk körül pályára állt fényrészecskék okoznak, fotonszférának nevezik. 

viewphoto.jpg

Az eseményhorizontnál a gravitáció már annyira erős, hogy az idő (kívülről) megdermedni látszik: amint a fekete határt eléri valami, az kimerevedik és látszólag évmilliárdokig ott is marad kitűzve, mint Brezsnyev saját magának kiosztogatott háborús kitüntetései. A színe azért változna: a vöröseltolódásról (már az objektumnál, nem a szovjet főtitkárnál), vagyis a fény megnyúlásáról is a gravitáció gondoskodna. A téridő extrém felcsavarodása és a fotonszféra miatt előfordulhat az is, hogy egy idáig elérő űrhajós szeme elé hirtelen a tarkója kerül: ha mentek seggest ugrani egy fekete lyukba, akkor ne mondjátok megszokásból a fodrászotoknak, hogy mindegy milyen hátul a rőzsétek, úgysem fogjátok látni, mert de :) 

Mi lehet a pixeles fekete részen belül? Az eseményhorizonton belüli világ enigmatikusabb, mint egy 30Y dalszöveg: a tér itt befelé görbül, mint egy vízesés peremén, a tér és az idő fogalma értelmét veszti. A newtoni fizika törvényei annyira érvényesülnek itt, mint az Aquamanben. 

A gravitáció exponenciálisan felerősödik, ha bejutnál idáig egy nagyon szívós védőöltözetben, itt érne véget az utad: ha lábbal előre érkeznél, akkor a talpadra a középpont gravitációs hatása sokkal erősebben kezdene el hatni, mint a tested távolabbi részeire, ezért a lábrészed sokkal gyorsabban zuhanna a szingularitás irányába ami élettanilag nem kedvező. Az se segít ilyenkor, hogy a téridő tölcsérszerűen zár össze, szóval nem csak nyúlsz, de közben össze is nyomódsz egy atomnyi vékony, hosszú szállá, szóval a folyamat végén azért a Schobert Norbi még lehet, hogy rádkívánna. Ezt az állapotváltozást nevezik spagettifikációnak

Lassan elérjük a fekete lyuk belső eseményhorizontját, ami az Univerzum legveszettebb helye lehet: a gravitáció által berángatott anyag itt fénysebességgel zakatoló centrifugális erővel találkozik. Egy gigantikus részecskegyorsító jön létre a kozmikus betonkeverőben: a nagysebességű ütközésektől hatalmas mennyiségű energia szabadul fel minden ezredmásodpercben. Olyan a hangulat, mint az Ősrobbanás előtti időkben lehetett: végtelen sűrűségű anyag és energia tölti ki a téridőt. Az egyik elmélet szerint az általunk ismert Világegyetem is egy szupernehéz fekete lyuk összeroppanásából keletkezett: a létezés szülőcsatornái lehetnek ezek a galaxisok közepén csücsülő monstrumok. 

A belső eseményhorizonton belül a centrifugális erő és a gravitáció kiegyenlíti egymást, itt viszonylagos nyugalom van, mint a hurrikán szemében. A korábban pontszerűnek tekintett sűrű középpont (szingularitás) a forgó lyukas modellek (nem az instagram-, a fizikai) szerint inkább egy végtelenül vékony falú gyűrűre hasonlít, ami a téridő magába csavarodásának köszönhetően végtelen sebességgel forog. Itt az idő linearitása végképp megszűnik: akár korábban is kijöhetnénk innen, mint ahogy bementünk, már ha nem túltöltött elemi részecskékre szakadva lebegnénk a végtelen téridőben.

Ha esetleg mégis arrafelé jártok és sikerülne megtartani az integritásotokat, akkor feltétlen menjetek el Stephen Hawking időutazós bulijára, nagyon csalódott (volt), hogy egyedül ünnepel(t). Ja, és mondjátok meg ANNAK a wuhani arcnak, aki nyersen ette a tobzoskát/denevért/kígyót, hogy pirítson rá egy kicsit!

41 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://napivaganysag.blog.hu/api/trackback/id/tr9815592974

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

SaturnV 2020.04.11. 16:37:46

Ez óriási! Nem nagyon tud már semmi megnevettetni,de ettől felnyerítettem! Köszönöm! Gratulálok ehhez a szellemesen megírt,igazából nagyon komoly bejegyzéshez!!!

csabesz80 2020.04.11. 17:42:42

Élmény volt olvasni! Gratula a cikkhez! Humoros és szórakoztató egyben komoly és érdekes! Köszi!

Enit 2020.04.11. 17:54:30

A "buflák"-ig olvastam. Ha nem megy a humor, ne erőltesd.

Weidmüller 2020.04.11. 18:11:51

Ember ez ÓRIÁSI volt!!!!Grat!!!

smartdrive 2020.04.11. 18:48:43

vajon a Gravitációhoz hasonlóan az Interstellar hibáinak tudományos elemzésével is tele van net? lol

Eugene Horse 2020.04.11. 19:29:36

Ez a fos, erőltetett stílus agyonbassza az egyébként érdekes témát.

Horváth_Kálmán 2020.04.11. 19:50:48

@SaturnV: @csabesz80: @Weidmüller: köszi!
@Enit: előtte is mennyi szar viccen átrágtad magad, köszi, hogy ilyen sokáig kibírtad!
@smartdrive: kivagyok attól, hogy az Interstellar egy asztrofizikus ötletéből született és az a nagy megfejtés benne, hogy a Standard-modellben a gravitáció helyére a szeretetet kell beírni, és attól jó lesz minden.
@Eugene Horse: nem erőltetett, csuklóból jön ez a stila.

Vuki01 2020.04.11. 20:00:46

Jó a cikk, köszi! De van benne szerintem egy hiba. Egy szupernehéz fekete lyuknál tudtommal nem lépne fel spagettifikáció, mert ott a gravitációs erő változása nem jelentős. Épp azért, mert ugye órási az átmérője. De persze ettől még belehalnál, elég durva egy fekete lyuk környékén a sugárzás szintje. Meglehetősen szép röntgenkép készülne rólad. :)

arncht 2020.04.11. 21:11:06

Nem gondoltam volna, hogy egy feketelyukrol szolo cikk azert valik nehezen erthetove, mert teli van humorosnak szant hasonlatokkal tuzdelve.

winterrain 2020.04.11. 21:12:58

Jó cikk!
Az a rész nekem kicsit gyanús, hogy megmutattuk a mesterséges intelligenciának hogy mit akarunk látni az adathalmaz alapján, ő meg ügyesen csinált is egy olyan képet :)

PFreddy 2020.04.11. 22:41:03

Klassz írás; minimális szakmai érintettség révén éreztem a kényszert hogy beleokskodjak valamibe, de a számok stimmelnek. :)

(Najó, ha nagyon muszáj, akkor a "az eseményhorizonttól 3 Schwarzschild-sugár távolságra közel fénysebességgel áramló akkréciós korongban plazmaállapotúvá izzik" résznél meg lehetne említeni, hogy ettől jóval távolabb is plazma állapotú az anyag, gyakorlatilag a képen látható teljes narancssárga fánk az. De ez részletkérdés. :)

Külön öröm, hogy végre valahol láttam megemlítve a 2,6-os "ányékhatárt", vagyis, hogy a sötét régió nem maga a fekete lyuk (eseményhorizontja), hanem attól jóval nagyobb.

Hauptrichter2 2020.04.11. 23:10:32

Élvezetes írás, köszönjük!

dr. mesterséges színezék 2020.04.11. 23:46:45

@Horváth_Kálmán: A szeretetmegoldást az egyik szereplővel együtt megörökölte a Kapcsolattól.

dr. mesterséges színezék 2020.04.11. 23:50:26

@arncht: Valami azt súgja, hogy a "költészet napja" csak kellemetlen pillanatokat idézett fel az életed korai szakaszából.

dr. mesterséges színezék 2020.04.11. 23:54:11

@smartdrive: Határozottan. Sőt, a filmet egyébként kedvelő Tyson (nem az, a másik) még azt a gyomrost is beviszi, hogy megemlíti egy ilyen űrpjt és a növénytermesztés lokális helyrehozatalának költségeit, ill. az ezek között feltételezhető relációt.

Szalay Miklós 2020.04.12. 00:41:36

Apropó, téridő. Egy egész érthető összefoglaló a relativitáselméletről:

egyvilag.hu/temakep/023.shtml

arncht 2020.04.12. 08:27:46

@dr. mesterséges színezék: van aki nem humoros, akarmennyire is erolkodik

Krisz101 2020.04.12. 10:22:36

azért őrültek meg mert lehetett egy jó femináziskodni, virtue signalozni meg betolni a kis zsidó pics@t mint "felfedezőt", a tudósvilág meg nem mert szólni a kutatási pénzek körül levő elképesztő baloldali maffia miatt - ha fel mered emelni a szavad a libbant elmebetegségek ellen akkor cseszheted a karriered (diversity, lmbtq+++ zászló az amerikai gyorsítóban stb). ma ugyanis minden a kutatási pénzekről szól csak azzal tudsz érvényesülni, v akár nóbeldíjat szerezni, akármilyen jó is vagy. persze a valóság az hogy a kép sok száz férfi tudós és technikus több éves munkája gyümölcseként született, akik nyilván az oroszlánrészt vitték, mint mindig.

persze ettől még a kép jó. csak hol van már a következő nagyobb febontású

Krisz101 2020.04.12. 10:27:30

@Horváth_Kálmán: intersellarnál rosszabb és főleg tudományos szempontból túlértékeltebb, hájpolt film kevés van. haját tépi mindenki aki klasszikus hard science fiction könyveken nevelkedett (larry niven stb)

ostoba, csöpogős feminista sztori durva féligazságokkal, pontatlanságokkal, leegyszerűsítésekkel

MAXVAL bircaman közíró · http://bircahang.org 2020.04.12. 10:28:16

A fekete lyuk az a hely, ahol a rendszer kapcsolódik a külső hálózathoz.

dr. mesterséges színezék 2020.04.12. 10:36:20

@Krisz101: De legalább olyan vontatottan, hogy az első fél órába belealudtam a moziban, pedig arcrándulás nélkül fogyasztom a francia és skandináv filmdrámákat.

Krisz101 2020.04.12. 11:16:26

@dr. mesterséges színezék: na ja. szerencsére torrentről néztem. csak vártam h történik e már valami ebben a hosszú filmben.
tudod az a gond h aki szereti a klasszikus scifit, tudja, hogy rengeteg jó példa van az időeltolódásban létező emberi kapcsolatokról, szerelemről, halálról, barátságról, ami az embert meghatja, érzelmileg megfogja
itt ezt semmilyen szinten nem sikerült visszaadni, talán azért is mert olyan semmilyen karakterek voltak benne h nem volt érdekes élnek e vagy halnak.

steery 2020.04.12. 13:51:31

A fekete lyukba zuhanva igazából nem lassul le és nem is áll meg az idő, ami egy nagyon pongyola megfogalmazás. Sokkal csalafintább dolog történik, ami szubjektív (és relatív), azaz attól függ, honnan nézzük.

Aki belezuhan, annak változatlanul telik a saját ideje, ahogy közelít a fényhatársebességhez. Visszafelé nézve a mögötte lévő világra, az vörös eltolódást szenved (minden távoli csillag), mert távolodik tőle. Vagyis azt látja, hogy odahaza a kivörösödött Földön egyre jobban lelassulnak az órák. Aztán áthalad az eseményhorizonton és amíg zuhan a neutronpáncél felszín felé, kvázi megállni látszanak a földi órák, mert annyival távolodik tőlük, amennyivel a fény jön az óráktól és hozza a mozgásukról tudósító információt. Aztán becsapódik, palacsintává lapul és nincs több gondja a méricskéléssel. Ha mégis túléli az atomi réteggé szétkenődést, akkor a hirtelen megállás miatt újra rendesen mozogni látja a földi órákat a következő pár trillió évben és tűnődhet rajta, ennek mi értelme volt?

Aki kívülről nézi a zuhanó balekot, azt látja, hogy annak órája lelassul kissé, de egyre növekvő mértékben, majd a fényhatársebességet elérve a felére lassul (a távolodás miatt). Csakhogy közben átlép az eseményhorizonton, így nem fogja tovább látni a fickót. Ha láthatná valahogy (például gravitációs távcsővel nézné, mert a gravitációs hullámok fütyülnek a gravitációs vonzásra és akadálytalanul kijönnek a fekete lyukból, illetve átmennek rajta, mintha ott se lenne), akkor azt látná, hogy miután becsapódott és megállt a pasas, újra rendesen jár az órája. És csak a neutrongömb felszínének gyors forgása miatti doppler effektus rángatja az órájának működési sebességét a pillanatnyi mozgási vektorának megfelelően (közeledik: gyorsul, távolodik: lassul).

Jadeite 2020.04.12. 17:12:55

Újabb zseniális poszt. Ritka, hogy valami egyszerre érdekes és vicces.

Jadeite 2020.04.12. 18:41:23

@Krisz101: @Krisz101: eddig sohasem akartam, de ha el kéne képzelnem egy szem krumplit, amit bajerzsolt seggéből rántottak ki, majd sziszi megfőzte pacal mellé, az pontosan olyan lenne, mint te. De tényleg, szar lehet rettegésben élni a gonosz femináciktól, meg a baloldalmaffiától. Ha véletlenül elmakogsz angolul, vmi alt rightos fórumon te lehetnél a sztár, ahol külön előny, hogy a szüleid közeli rokonok voltak.

Apa(fej) 2020.04.12. 18:45:08

@steery: Respect, respect és respect.
Rengeteg cikket olvastam eddig a témában (tudományos leírásokat is) de Te vagy az első - szó szerint az első - aki ezt így le tudta írni és nem csak idéz egy tankönyvből vagy zagyvaságokkal maszatol.

Apa(fej) 2020.04.12. 18:46:30

A poszthoz is gratula. Nekem a humor 1-2 helyen elvette az első olvasat érthetőségét. De másodikra az is ment :)

kunzoo 2020.04.12. 21:56:09

@steery:
Olyan lenne mintha hangsebességgel húznák el a templomtorony mellett? Távolodva vagy egy végtelen bimmmmmm avagy bammmm? (az eseményhorizonton)

steery 2020.04.13. 11:27:38

@Apa(fej): Mert én értem is, amit leírok. Sokat foglalkoztam a relativitáselmélettel és a fizikai kölcsönhatások, szubjektív észlelések működésének kutatásával. És általában nem szoktam másoktól idézni, mert van elég önálló gondolatom a legtöbb dologról. Ráadásul vettem magamnak a fáradtságot és körzővel, vonalzóval szépen megszerkesztettem régen a különféle mozgó objektumokból kiáradó eseményhorizontok koncentrikus köreit, a doppler effektus figyelembe vételével, hogy részleteiben lássam az egész működését. Ezt sok fizikus elfelejti megcsinálni, pedig hasznos HF lenne a megértéshez. Minden tanítványomnak ajánlom az ilyen szerkesztéseket, meg is izzadnak velük rendesen.
@kunzoo: A hangsebesség tetűlassú vánszorgás a fényhatársebességhez képest. A hangsebesség földi légkörben, felszínközeli magasságban 340 méter/sec, a fényhatársebesség (aminél gyorsabban nem tud haladni az űr vákuumában) 300.000.000 méter/sec. De a doppler effektus mindkettőnél ugyanaz: közeledve sűrűsödnek a véges sebességgel terjedő információ hordozó hullámrétegek, távolodva ritkulnak. Oldalirányból nézve minimális a változás.
Nézzétek meg ezt a rajzot:
esemenyhorizont.uw.hu/szotar/tardion.png
A világoskék rétegek mutatják a balra fényhatársebességgel száguldó objektum eseményhorizont rétegeinek doppler torzulását.
Ennek valamivel lassúbb sebességű változatát láthatjátok Victor Vasarely: Színes város című könyvének borítóján is (Gondolat Könyvkiadó, 1983).

Punxsutawney Mormota 2020.04.13. 20:36:15

@steery: Eddig úgy tudtam, hogy csak ötletelés folyik arról mi történik az eseményhorizonton túli világban, de akkor utánaolvasok az általad leírtaknak. Köszi

Viszlát és kösz a halakat 2020.04.14. 00:12:47

@Punxsutawney Mormota: Előbb azért olvass utána a kollega netes munkásságának mielőtt túl komolyan veszed. Ő abból az univerzumból kommentel ahol működik a varázslás.

steery 2020.04.14. 10:22:31

@Punxsutawney Mormota: Ez attól függ, ki hol tart a világ megismerésében.
@Viszlát és kösz a halakat: A varázslás olyan tudomány, amit még nem értesz. Mire mindent megértesz a világból, az összes varázslat eltűnik. Viszont mindent nem lehet tudni, még az Isten sem tud mindent és soha nem is fog, így a varázslatos parajelenségek örökre részét fogják képezni az életünknek. Tekintsd szükséges mellékhatásnak a dolgot.

Krisz101 2020.04.14. 13:47:41

@Jadeite: tipikus blue pill beta csicska szója fejű hülye gyerek vagy

Jadeite 2020.04.14. 17:07:08

@Krisz101: de legalább tudok magyarul (is) írni. Ha neked nem megy, ne erőltesd, nyugodtan jöhet románul, majd legooglefordítózom. Mindig szórakoztató a magadfajta incel rinyapinákon mulatni.

Krisz101 2020.04.14. 17:17:33

@Jadeite: hoppá úgy tűnik nem ment át a teljes kommentem. amúgy diktálás funkcióról még nem hallottál?
incel..?? várjál mit is jelent nézem...
ja látom aszondja definíció...
inzell az amit a nők mondanak amikor kifogytak a logikai érvekből. főleg a femináci doctrine a val kapcsolatban amit az agyadba nyomnak.
te nő vagy? :DDD

Jadeite 2020.04.14. 17:31:53

@Krisz101: diktálás :D 2020-ban már nem tudtok írni, 2030-ra meg már magatok alá is szartok? :D Mellesleg jah, biztosan "az amit a nők mondanak", úgy látom betaláltam az incel dologgal is. Nyitnom kellene valami telejósdát. Egyébként semmi baj, ha utálod a nőket, keress magadnak egy derék férjet, és nem leszel ennyire frusztrált kis rettegőgép.