Bagaimana lubang hitam ditemukan?

Lubang hitam memiliki begitu banyak gravitasi sehingga cahaya pun tidak bisa lepas darinya . Jika kita tidak dapat melihatnya, dan menyedot semua radiasi elektromagnetik, lalu bagaimana kita dapat menemukannya?

Untuk menambah jawaban John Conde. Menurut halaman web NASA "Lubang Hitam" , deteksi lubang hitam jelas tidak dapat dilakukan dengan mendeteksi segala bentuk radiasi elektromagnetik yang datang langsung darinya (karenanya, tidak dapat 'dilihat').

Lubang hitam disimpulkan dengan mengamati interaksi dengan materi di sekitarnya, dari halaman web:

Kita dapat, bagaimanapun, menyimpulkan keberadaan lubang hitam dan mempelajarinya dengan mendeteksi efeknya pada masalah lain di dekatnya.

Ini juga termasuk deteksi radiasi sinar-x yang memancar dari percepatan materi menuju lubang hitam. Meskipun ini tampaknya bertentangan dengan paragraf pertama saya - perlu dicatat bahwa ini bukan langsung dari lubang hitam, melainkan dari interaksi dengan materi yang mempercepat ke arahnya.

Ada banyak cara untuk melakukan ini.

Lensa gravitasi

Sejauh ini yang paling terkenal. Telah disebutkan oleh yang lain, tapi saya akan menyentuhnya.

Cahaya yang berasal dari benda yang jauh dapat ditekuk oleh gravitasi, menciptakan efek seperti lensa. Ini dapat menyebabkan gambar berganda atau terdistorsi dari objek (Gambar berganda menimbulkan cincin dan salib Einstein ).

Jadi, jika kita mengamati efek lensa di wilayah di mana tidak ada tubuh besar yang terlihat, mungkin ada lubang hitam di sana. Alternatifnya adalah kita mengintip melalui 'halo' materi gelap yang mengelilingi (dan meluas berlalu) komponen bercahaya dari setiap galaksi dan kluster galaksi ( Lihat: Bullet Cluster ). Pada skala yang cukup kecil (yaitu - wilayah pusat galaksi), ini bukan masalah.

(Ini adalah kesan seorang seniman tentang sebuah galaksi yang lewat di belakang BH)

Gelombang gravitasi

Memutar lubang hitam dan sistem dinamik lainnya yang melibatkan lubang hitam memancarkan gelombang gravitasi. Proyek seperti LIGO (dan akhirnya, LISA ) dapat mendeteksi gelombang ini. Salah satu kandidat utama yang menarik untuk LIGO / VIRGO / LISA adalah tabrakan akhirnya dari sistem lubang hitam biner.

Pergeseran merah

Terkadang kita memiliki lubang hitam dalam sistem biner dengan bintang. Dalam kasus seperti itu, bintang akan mengorbit barycenter umum.

Jika kita mengamati bintang dengan hati-hati, cahayanya akan di- redshift ketika bergerak menjauh dari kita, dan di-blueshifted ketika itu datang ke arah kita. Variasi dalam pergeseran merah menunjukkan rotasi, dan tanpa adanya benda kedua yang terlihat, kita biasanya dapat menyimpulkan bahwa ada lubang hitam atau bintang neutron di sana.

Salpeter-Zel'dovitch / Zel'dovitch-Novikov proposal

Masuk ke sedikit sejarah di sini, Salpeter dan Zel'dovitch secara independen mengusulkan agar kita dapat mengidentifikasi lubang hitam dari gelombang kejut di awan gas. Jika lubang hitam melewati awan gas, gas-gas di awan akan dipaksa untuk berakselerasi. Ini akan memancarkan radiasi (sinar-X, sebagian besar), yang dapat kita ukur.

Perbaikan pada ini adalah proposal Zel'dovitch-Novikov, yang melihat lubang hitam dalam sistem biner dengan bintang. Sebagian angin matahari dari bintang akan tersedot ke lubang hitam. Percepatan angin yang tidak normal ini, sekali lagi, akan menyebabkan gelombang kejut sinar-X.

Metode ini (kurang lebih) mengarah pada penemuan Cyg X-1

Giroskop kosmik

Cyg A adalah contohnya. Berputar lubang hitam bertindak seperti giroskop kosmik - mereka tidak mudah mengubah orientasi mereka.

Pada gambar radio berikut dari Cyg A, kita melihat jet gas redup ini berasal dari titik pusat:

Jet-jet ini panjangnya ratusan ribu tahun cahaya - namun sangat lurus. Terputus, tapi lurus. Apapun objek yang terletak di tengah, ia harus mampu mempertahankan orientasinya untuk waktu yang lama.

Objek itu adalah lubang hitam berputar.

Quasar

Sebagian besar quasar dianggap ditenagai oleh lubang hitam. Banyak (jika tidak semua) dari penjelasan kandidat untuk perilaku mereka melibatkan lubang hitam dengan disk akresi, misalnya proses Blandford-Znajek .

Sebuah lubang hitam juga dapat dideteksi dengan cara membelokkan cahaya ketika berbagai benda bergerak di belakangnya. Fenomena ini disebut pelensaan gravitasi , dan merupakan prediksi paling menakjubkan dari teori Relativitas Umum Einstein.

Gambar ini menggambarkan geometri pelensaan gravitasi. Cahaya dari objek latar belakang bercahaya bengkok karena lengkungan ruang-waktu di hadapan massa (di sini, titik merah bisa dibayangkan menjadi lubang hitam yang dimaksud):

Para astronom telah menemukan keberadaan lubang hitam super-masif di pusat Galaksi Bima Sakti kita sendiri, dan telah dijuluki Sagittarius A * .

Selama sepuluh tahun, lintasan sekelompok kecil bintang telah dilacak, dan satu-satunya penjelasan untuk pergerakan cepat mereka adalah keberadaan objek yang sangat kompak dengan massa sekitar 4 juta matahari. Mengingat skala massa dan jarak yang terlibat, kesimpulannya adalah bahwa itu harus menjadi lubang hitam.

Salah satunya adalah dengan mengikuti Gamma Ray Bursts . Ketika sebuah lubang hitam memakan gas di sekitarnya atau menelan bintang yang terlalu dekat, mereka sering memancarkan ledakan sinar gamma yang sangat energik dan mudah dikenali (meskipun tidak bertahan lama).

Dalam kasus lubang hitam super masif , mereka tampaknya berada di pusat setiap galaksi menengah dan besar. Itu membuat tempat terlihat agak mudah.

Semua 4 jawaban yang diberikan sebelum ini sangat baik dan saling melengkapi; menemukan objek yang mengorbit objek target Anda memungkinkan Anda juga menghitung massa objek target Anda.

Materi yang jatuh ke dalam lubang hitam dipercepat menuju kecepatan cahaya. Saat dipercepat, materi terurai menjadi partikel subatomik dan radiasi keras, yaitu sinar-X dan sinar gamma. Sebuah lubang hitam itu sendiri tidak terlihat, tetapi cahaya (sebagian besar sinar-X, sinar gamma) dari materi infalling yang dipercepat dan dipecah menjadi partikel-partikel terlihat.

Dengan melihat ke pusat galaksi kita, teleskop ruang angkasa sinar-X Chandra telah mengamati beberapa lubang hitam selain Sgr A *, secara tidak langsung, dengan menangkap radiasi keras materi yang meradang yang melayang ketika mereka menelan sesuatu; setelah itu, lubang hitam kembali menjadi gelap jika tidak ada lagi yang bisa berasimilasi di dekatnya;

http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html

Di sini Anda dapat melihat beberapa suar ini berkobar di dalam lubang hitam di dekat pusat galaksi kita.

Metode untuk mendeteksi lubang hitam (yang bukan benar-benar lubang atau singularitas, karena mereka memiliki massa, jari-jari, rotasi, muatan, dan kepadatan, yang bervariasi dengan jari-jari, lihat http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ).

• untuk secara pasif mendeteksi lubang hitam (bintang atau supermasif), lihat / tunggu suar radiasi keras, yang terjadi secara sporadis, kemudian tindak lanjuti dengan pengamatan untuk melihat apakah Anda menangkap GRB (gamma ray burst) dari lubang hitam yang sebenarnya atau hanya putih. katai atau bintang neutron melakukan nova periodik;

• untuk secara aktif mendeteksi tampilan lubang hitam untuk pelensaan gravitasi, yang merupakan efek kontinu, atau bintang-bintang yang mengorbit dengan kecepatan tinggi di sekitar titik yang tampaknya kosong di ruang angkasa, seperti S2 pada 5000 + km / detik, sekitar Sgr A *

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

Tetapi tidak akan ada yang tersisa untuk melihat apa yang menyebabkannya; lebih baik memiliki beberapa pengamatan tempat itu di langit sebelum itu terjadi.