Οι φυσικοί αμφισβητούν τον ισχυρισμό ότι ανίχνευσαν τον «δακτύλιο φωτονίων» μιας μαύρης τρύπας

0
Οι φυσικοί αμφισβητούν τον ισχυρισμό ότι ανίχνευσαν τον «δακτύλιο φωτονίων» μιας μαύρης τρύπας

Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας μπορεί να κρύβει θησαυρό – αλλά οι φυσικοί διαφωνούν για το αν έχει βρεθεί.

Μια ομάδα επιστημόνων λέει ότι ανακάλυψε έναν δακτύλιο φωτονίων, ένα λεπτό φωτοστέφανο γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον γαλαξία M87. Εάν είναι πραγματικό, ο δακτύλιος φωτονίων θα παρείχε έναν νέο ανιχνευτή της έντονης βαρύτητας της μαύρης τρύπας. Αλλά άλλοι επιστήμονες αμφισβητούν τον ισχυρισμό. Παρά τους πολλούς τίτλους ειδήσεων που υποδηλώνουν ότι ο δακτύλιος φωτονίων έχει βρεθεί, πολλοί φυσικοί παραμένουν αμετάπειστοι.

Αποκαλύφθηκε το 2019 από επιστήμονες με το τηλεσκόπιο Event Horizon ή EHT, η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας αποκάλυψε μια λάμψη σε σχήμα ντόνατ από καυτή ύλη που στροβιλίζεται γύρω από τη σκοτεινή σιλουέτα της μαύρης τρύπας (SN: 4/10/19). Αλλά σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, ένας πιο λεπτός δακτύλιος θα πρέπει να τοποθετηθεί πάνω σε αυτό το παχύ ντόνατ. Αυτός ο δακτύλιος παράγεται από φωτόνια, ή σωματίδια φωτός, που περιφέρονται κοντά στη μαύρη τρύπα, που περιφέρονται γύρω από τη βαρύτητα του μεγαθήρου προτού διαφύγει και κινηθεί προς τη Γη.

Χάρη σε αυτόν τον περίπλου, τα φωτόνια θα πρέπει να παρέχουν «ένα δακτυλικό αποτύπωμα της βαρύτητας», αποκαλύπτοντας πιο ξεκάθαρα τις ιδιότητες της μαύρης τρύπας, λέει ο αστροφυσικός Avery Broderick του Πανεπιστημίου του Waterloo και του Perimeter Institute for Theoretical Physics στον Καναδά. Αυτός και οι συνάδελφοί του, ένα υποσύνολο επιστημόνων από τη συνεργασία EHT, χρησιμοποίησαν μια νέα μέθοδο για να πειράζω αυτό το δακτυλικό αποτύπωμααναφέρουν στις 10 Αυγούστου Astrophysical Journal.

Η δημιουργία εικόνων με EHT δεν είναι μια απλή υπόθεση point-and-shoot (SN: 4/10/19). Οι ερευνητές συγκεντρώνουν δεδομένα από την ομάδα παρατηρητηρίων του EHT που είναι διάσπαρτα σε όλη την υδρόγειο, χρησιμοποιώντας διάφορες υπολογιστικές τεχνικές για την ανακατασκευή μιας εικόνας. Ο Broderick και οι συνεργάτες του δημιούργησαν μια νέα εικόνα μαύρης τρύπας υποθέτοντας ότι παρουσίαζε τόσο μια διάχυτη εκπομπή όσο και ένα λεπτό δακτύλιο. Σε τρεις στις τέσσερις ημέρες παρατηρήσεων, τα δεδομένα ταίριαζαν καλύτερα με μια εικόνα με τον προστιθέμενο λεπτό δακτύλιο παρά με μια χωρίς το δαχτυλίδι.

Αλλά αυτή η μέθοδος έχει προκαλέσει σκληρή κριτική. «Ο ισχυρισμός για ανίχνευση δακτυλίου φωτονίων είναι παράλογος», λέει ο φυσικός Sam Gralla από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Tucson.

Ένα κύριο σημείο διαμάχης: Ο δακτύλιος φωτονίων είναι φωτεινότερος από το αναμενόμενο, εκπέμποντας περίπου το 60 τοις εκατό του φωτός στην εικόνα. Σύμφωνα με τις προβλέψεις, θα πρέπει να είναι περισσότερο από 20 τοις εκατό. «Αυτή είναι μια γιγάντια κόκκινη σημαία», λέει ο φυσικός Alex Lupsasca από το Πανεπιστήμιο Vanderbilt στο Νάσβιλ. Περισσότερο φως θα πρέπει να προέρχεται από το κύριο λαμπερό ντόνατ της μαύρης τρύπας παρά από το λεπτό δακτύλιο φωτονίων.

Αυτή η απροσδόκητη φωτεινότητα, λένε ο Broderick και οι συνεργάτες του, συμβαίνει επειδή μέρος του φωτός από την κύρια λάμψη συγκεντρώνεται με τον δακτύλιο φωτονίων. Έτσι, η φαινομενική φωτεινότητα του δακτυλίου δεν εξαρτάται μόνο από το φως που προέρχεται από το δαχτυλίδι. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι το ίδιο αποτέλεσμα εμφανίστηκε κατά τη δοκιμή της μεθόδου σε προσομοιωμένα δεδομένα.

Αλλά αυτός ο συνδυασμός του υποτιθέμενου φωτονίου δακτυλίου φωτονίου με άλλο φως δεν κάνει μια πολύ πειστική ανίχνευση, λένε οι κριτικοί. «Αν θέλετε να ισχυριστείτε ότι έχετε δει δακτύλιο φωτονίων, νομίζω ότι πρέπει να κάνετε καλύτερη δουλειά από αυτό», λέει ο αστροφυσικός Dan Marrone από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, μέλος της συνεργασίας EHT που δεν ήταν συν-συγγραφέας στο το νέο χαρτί.

Το νέο αποτέλεσμα υποδηλώνει μόνο ότι ένας πρόσθετος λεπτός δακτύλιος δίνει καλύτερη αντιστοιχία στα δεδομένα, λέει ο Marrone, όχι εάν αυτό το σχήμα σχετίζεται με τον δακτύλιο φωτονίων. Έτσι εγείρει το ερώτημα εάν οι επιστήμονες βλέπουν καθόλου έναν δακτύλιο φωτονίων ή απλώς επιλέγουν μια άσχετη δομή στην εικόνα.

Αλλά ο Broderick υποστηρίζει ότι τα χαρακτηριστικά του δακτυλίου – το γεγονός ότι το μέγεθος και η θέση του είναι τα αναμενόμενα και είναι σταθερά καθημερινά – υποστηρίζουν την ερμηνεία του δακτυλίου φωτονίων.

Εν τω μεταξύ, σε μια παρόμοια, ανεξάρτητη ανάλυση, η Gralla και ο φυσικός Will Lockhart, επίσης από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, δεν βρίσκουν στοιχεία για δακτύλιο φωτονίων, αναφέρουν σε έγγραφο που υποβλήθηκε στις 22 Αυγούστου στο arXiv.org. Η ανάλυσή τους διέφερε από αυτή του Broderick και των συναδέλφων του εν μέρει επειδή περιόριζε το πόσο φωτεινός θα μπορούσε να είναι ο δακτύλιος φωτονίων.

Για να ανιχνεύσουν πειστικά τον δακτύλιο φωτονίων, ορισμένοι επιστήμονες προτείνουν την προσθήκη τηλεσκοπίων στο διάστημα στο πλήρωμα των παρατηρητηρίων του EHT (SN: 18/3/20). Όσο πιο μακριά είναι τα τηλεσκόπια στο δίκτυο, τόσο πιο λεπτές λεπτομέρειες μπορούν να ξεχωρίσουν — ενδεχομένως συμπεριλαμβανομένου του δακτυλίου φωτονίων.

«Αν υπήρχε ανίχνευση δακτυλίου φωτονίων», λέει ο Lupsasca, «αυτό θα ήταν το καλύτερο πράγμα στη φυσική φέτος, αν όχι για πολλά χρόνια».

Schreibe einen Kommentar