[사회] 블랙홀, 사상 최초 실제 촬영: 상대성 이론 더욱 뒷받침 (사진)


  

입력 2020.10.3.

CNN 원문 2020.10.2.

 

[시사뷰타임즈] 블랙홍을 최초로 사진에 담은 것은 2019년었으며, 앨벗 아인시타인의 일반 상대성 이론을 더욱 밝혀준 것이었다. 이 새로운 발견 사실은 아인시타인의 설은 이제 깨기가 500배나 더 힘들어졌음을 시사했다.

 

아인시타인의 이론, 또는 중력이 우주 시간을 뒤틀리게 하는 물질이라고도 하는 개념은 새로운 천문학적 발견들이 이뤄져 오는 동안 100년 동안을 끈질기게도 지속돼 온 것이다.

 

지난해, M87 블랙홀 중심을 심상 (心想) 화 한 연구진의 사건을 보는 망원경 (EHT) 조합 연구원들은 블랙홀의 그림자를 분석했다.

 

블랙홀들은 일반적으로 그림자를 드리우지 않는 바, 이들은 빛 통과를 맏는 고체의 물질이 아니기 때문이다.

 

그대신, 블랙홀들은 빛과 서로 상호작용을 하면서 그림자와 유사한 효과를 창줄한다. 블랙홀이란 빛을 자신 쪽으로 끌어당길 수 있기메, 빛이 블랙홀 내부를 빠져나가지 못하는 동안, 되돌아갈 수 없는 지점이라고도 불리는 중대한 전환점근방에서 빛이 빠져나가는 것도 가능하다. 이러한 공간 사이가 마치 그림차처럼 보일 수 있는 것이다.

 

블랙홀들에는 어마어마한 중력이 있고, 이것이 우주 시간을 휘게 만들기에, 이런 상황이 사실상 돋보기 역할을 하면서 블랙홀의 그림자를 실제보다 크게 보이도록 만든다.

 

이 연구진은 이러한 왜곡 상태를 측정하면서 블랙홀의 이 그림자라는 것 -우주 시간을 뒤틀리게 하여 중력을 창출하는- 이 상대성 이론에 맞춰 조정하고 있는 것임을 알게 됐다.

 

이에 대한 연구 결과는 목요일 물리적 검토 서한이라는 저널에 실렸다.

 

이 연구 결과 공동 저자이며 뉴저지 선진연구소에서 박사학위를 취득해 놓은 동료인 리아 메데이로스는 이건 정말이지 시작일 뿐이다. 우린 현재 블랙홀의 모습을 이용하여 중력에 대한 이론을 실험하는 것도 가능함을 보여주어 온 것이다.” 라고 성명서에서 말하면서 일단 우리가 살고 있는 은하계 중심부에 잇는 블랙홀의 모습을 알고 또 장차 망원경들이 추가로 더해진 상태로 EHT 관측이 행해진다면, 이 실함은 훨씬 더 강력한 것이 될 것이다.” 라고 했다.

 

이것은 -앞서의 중력파나 우주 시간의 잔물결 또는 1919년 일식 기간 동안 목격된 별빛의 이동 등의 탐지에 따른 앞서의 중력파 실험과 비교해 볼 때 - 초질량을 가진 블랙홀의 가장자리인 이곳에서 하는 중력에 대한 극단적인 실험이다.

 

블랙홀 최조 사진을 비롯한, 이러한 시각화 작업은 M87 그림자 크기 측정에 반대되는 수정된 중력 이론에 대한 예측을 위해 개발된 새로운 계측 장치를 보여 준다.

 

이 연구의 주인공인 블랙홀은 우리가 사는 지구보다 질량의 65억 배인 반면 지구 충격파 탐지기는 블랙홀들이 태양 질량의 5배 내지는 몇 십 배 크기라고 전한다.

 

이렇게 밝혀진 질량 범위는 눈에 보이는 측면 및 보이지 않는 구조에 모두에 있어서의 블랙홀 특성에 대한 이해를 더욱 돕는다.

 

훼르얼은 우리가 개발한 계측장치를 이용하여, 측정된 M87 블랙홀 그림자 크기가 일반 상대성 이론에 맞추기 위해 거의 500가지 요인으로 강화됐는데, 이는 앞서 태양계에 대한 실험과 비교되는 것이다,” 라고 했다.

 

이 연구 결과 공동 저자이자 애리조너 천체물리학 교수인 오젤은 성명서에서 일반 상대성을 수정하기 위한 많은 방법들이 이 새로운면서도 강화된 블랙홀 그림자 실험에 걸려든다.” 고 했다.

 

현재 연구원들은 블랙홀 사진들을 이용하여 중력에 대한 이론을 실험할 수 있음을 알고 있으며, 미래에 대한 더욱 많은 가능성을 활짝 열고 있다.

 

충격파 관측 결과와 더불어, 이것은 천체물리학에 있어 새로운 시대의 시작을 나타내는 것이라고 이 연구 주장이자 애리조너 대학교 천체물리학 교수인 디미트리오스 솔티스는 말했다.

 

상대성 이론이 이 이론에 얹혀진 모든 실험을 이제까지 통과했을 지라도, 이 이론이 천체물리학적 여러 물체와도 계속 맞을 수 있는 지의 여부를 밝히기 위해선 더 많은 연구가 필요하다.

 

오젤은 사상 최초로 우린 500배나 실험을 더 잘할 수 있는 다른 계측 장치를 갖고 있고, 이 계측 장치가 블랙홀이란 것의 그림자의 크기를 말해 준다면서 바로 우리가 살고 있는 은하계 중심에 있는 블랙홀의 모습을 입수하게 될 때, 우린 일반 상대성으로부터의 일탈을 훨씬 더 제한할 수 있을 것이다.” 라고 했다.




First photo of a black hole supports Einstein's theory of relativity

 

Ashley Strickland-Profile-Image

 

By Ashley Strickland, CNN

Updated 1759 GMT (0159 HKT) October 2, 2020

 

(CNN)The first image of a black hole, captured in 2019, has revealed more support for Albert Einstein's theory of general relativity. The new finding has suggested his theory is now 500 times harder to beat.

 

Einstein's theory, or the idea that gravity is matter warping space-time, has persisted for a hundred years as new astronomical discoveries have been made

 

This is the first photo of a black hole

 

Researchers from the Event Horizon Telescope collaboration, the team that imaged the central black hole of the M87 galaxy last year, analyzed the black hole's "shadow."

 

Black holes don't cast shadows in the typical sense because they aren't solid objects that prevent light from passing through them.

 

New type of black hole detected in massive collision that sent gravitational waves with a 'bang'

 

Instead, black holes interact with light a little differently but create a similar effect. A black hole can pull light toward itself, and while light can't escape the inside of a black hole, it's possible for light to make a getaway in a region around the event horizon, or point of no return. This in-between space can look like a shadow.

 

Because black holes have such immense gravity, which curves space-time, it can actually act like magnifier that makes the black hole's shadow appear larger than it is.

 

This is a simulation of M87's black hole showing the motion of plasma as it swirls around the black hole. The bright thin ring that can be seen in blue is the edge of what researchers call the black hole shadow.

 

The research team measured this distortion and found that the size of this black hole's shadow aligns with the theory of relativity -- or matter warping space-time to create gravity.

 

The study published Thursday in the journal Physical Review Letters.

 

The fastest-growing black hole in the universe has a massive appetite

 

"This is really just the beginning. We have now shown that it is possible to use an image of a black hole to test the theory of gravity," said Lia Medeiros, study coauthor and postdoctoral fellow at the Institute for Advanced Study in New Jersey, in a statement. "This test will be even more powerful once we image the black hole in the center of our own galaxy and in future EHT observations with additional telescopes that are being added to the array."

 

Astronomers saw a star dancing around a black hole. And it proves Einstein's theory was right

 

It's an extreme test of gravity, here at the edge of a supermassive black hole, when compared with previous gravity tests like the detection of gravitational waves or ripples in space-time or even the displacement of starlight witnessed during the 1919 solar eclipse.

 

This visualization, including the first image of a black hole, shows the new gauge developed to test the predictions of modified gravity theories against the measurement of the size of the M87 shadow.

 

The black hole in this study is 6.5 billion times more massive than our sun, whereas the gravitational wave detectors on Earth monitor black holes that are five to several dozen times the mass of the sun.

 

This range helps further the understanding of the properties of black holes, both the visible aspects and their invisible structures.

 

Gravitational waves reveal merger between black hole and mystery 'mass gap' object

 

"Using the gauge we developed, we showed that the measured size of the black hole shadow in M87 tightens the wiggle room for modifications to Einstein's theory of general relativity by almost a factor of 500, compared to previous tests in the solar system," said Feryal


Özel, study coauthor and University of Arizona astrophysics professor, in a statement. "Many ways to modify general relativity fail at this new and tighter black hole shadow test."

 

Now that researchers know they can use images of black holes to test the theory of gravity, it opens up more possibilities for the future.

 

Astronomers witness the steadfast beating heart of a black hole

 

"Together with gravitational wave observations, this marks the beginning of a new era in black hole astrophysics," said Dimitrios Psaltis, lead study author and University of Arizona astrophysics professor, in a statement.

 

While the theory of relativity has passed all of the tests thrown at it so far, further study is needed to confirm whether it continues to match up with astrophysical objects.

 

"For the first time we have a different gauge by which we can do a test that's 500 times better, and that gauge is the shadow size of a black hole," Özel said. "When we obtain an image of the black hole at the center of our own galaxy, then we can constrain deviations from general relativity even further."

 

[기사/사진: CNN]



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