Event Horizon Telescope, niz planetov v osmih zemeljskih teleskopih, ki so bili skovani z mednarodnim sodelovanjem, je posnel to sliko supermasivne črne luknje v središču galaksije M87 in njene sence.
(Slika: © EHT Collaboration)
Črne luknje so končno izvlekle iz senc.
Človeštvo je prvič fotografiralo enega od teh neizmernih kozmičnih zveri, ki je sijalo svetlobo na eksotičnem vesoljsko-časovnem kraljestvu, ki je bilo že dolgo zunaj našega ken.
"Videli smo, kar se nam je zdelo nedosegljivo," je danes (10. aprila) med tiskovno konferenco v Nacionalnem tiskovnem klubu v Washingtonu, D.C., povedal Sheperd Doeleman z univerze Harvard in Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko.
Doeleman usmerja projekt Event Horizon Telescope (EHT), ki je posnel epske posnetke. Te štiri fotografije, ki so bile danes razkrite na novinarskih dogodkih po vsem svetu in v vrsti objavljenih prispevkov, prikazujejo obrisi pošastne črne luknje, ki stoji v središču eliptične galaksije M87.
Slike so same po sebi dovolj miselne. A še pomembnejša je sled, ki jo bodo novi rezultati verjetno zasvetili, so povedali raziskovalci.
"Obstaja res novo področje za raziskovanje," je Peter Galison, profesor fizike in zgodovine znanosti na Harvardu, povedal v pogovoru EHT prejšnji mesec na festivalu South by Southwest (SXSW) v Austinu v Teksasu. "In to je na koncu tisto, kar je pri tem tako vznemirljivo."
Galison, ki je bil soustanovitelj Harvardove interdisciplinarne pobude Black Hole (BHI), je primerjal potencialni vpliv posnetkov s potencialom risb, ki jih je v 1600 ustvaril angleški znanstvenik Robert Hooke. Te ilustracije so ljudem skozi mikroskop pokazale, kako izgledajo žuželke in rastline.
"Odprl je svet," je Galison dejal o Hookeovem delu.
Teleskop velikosti Zemlje
EHT je konzorcij več kot 200 znanstvenikov, ki deluje pri nas že približno dve desetletji. To je resnično mednarodno prizadevanje; v preteklih letih so sredstva prišla iz ameriške Nacionalne znanstvene fundacije in mnogih drugih organizacij v državah po vsem svetu.
Projekt je dobil ime po znani točki vračanja črne luknje - meja, čez katero nič, niti svetloba, ne more ubežati gravitacijskim sklopkam predmeta.
"Obzorje dogodkov je najvišji zaporni zid," je za Space.com povedal ustanovni direktor BHI Avi Loeb, predsednik oddelka za astronomijo Harvarda. (Loeb ni del ekipe EHT.) "Ko enkrat pridete, ne morete nikoli ven."
Zato je nemogoče fotografirati notranjost črne luknje, razen če nekako sami ne uspete priti tja. (Vi in vaše slike seveda ne bi mogli vrniti v zunanji svet.)
Torej, EHT slika obzorje dogodkov, kar preslika temno silhueto črne luknje. (Disk hitrega plina, ki se vrti okoli črnih lukenj, oddaja veliko sevanja, zato takšne silhuete izstopajo.)
"Iščemo izgubo fotonov," je za Space.com povedal član znanstvenega sveta EHT Dan Marrone, izredni profesor za astronomijo na univerzi v Arizoni.
Projekt je natančno proučil dve črni luknji - begamot M87, ki skriva približno 6,5 milijarde krat večjo maso sonca Zemlje, in osrednjo črno luknjo naše galaksije Mlečni pot, ki je znana kot Strelec A *. Ta slednji predmet je sicer še vedno supermasivna črna luknja v primerjavi z zverjo M87 in vsebuje le 4,3 milijona sončnih mas.
Oba predmeta sta težki tarči zaradi velike oddaljenosti od Zemlje. Strelec A * je od nas oddaljen približno 26.000 svetlobnih let, črna luknja M87 pa je velika 53,5 milijona svetlobnih let.
Z naše perspektive je obzorje dogodkov Strelca A * tako majhno, da je ekvivalent gledanju pomaranče na Luni ali lahko branje časopisov v Los Angelesu, medtem ko sedite v New Yorku, "je dejal Doeleman med dogodek SXSW prejšnji mesec.
Noben teleskop na Zemlji tega opažanja ne more opraviti, zato sta se morala Doeleman in preostala ekipa EHT ustvarjati. Raziskovalci so povezali radijske teleskope v Arizoni, Španiji, Mehiki, Antarktiki in drugih krajih po svetu ter tako ustvarili navidezni instrument velikosti Zemlje.
Toliko podatkov
Ekipa EHT je ta megaskop uporabila za preučevanje dveh supermasivnih črnih lukenj za dva tedna doslej - enkrat aprila 2017 in spet naslednje leto. Nove posnetke izvirajo iz prvega opazovalnega teka.
Obstajajo dobri razlogi, da trajata dve leti, da se je prvi projekt pojavil. Na primer, vsaka noč opazovanja je ustvarila približno 1 petabajt podatkov, kar je povzročilo takšno izvlečenje, da mora ekipa svoje podatke premakniti iz kraja v kraj, ko je postavila staromoden način.
"Ni mogoče, da bi te podatke prenesli prek interneta," je na dogodku SXSW dejal znanstvenik projekta EHT Dimitrios Psaltis, profesor astronomije na Univerzi v Arizoni. "Torej, kar dejansko počnemo, jemljemo trde diske in jih FedEx prenašamo od kraja do kraja. To je veliko hitreje kot kateri koli kabel, ki ga lahko kdaj najdete."
To seveda upočasni in zaplete analize. Podatki iz območja EHT v bližini Južnega pola na primer niso mogli z Antarktike do decembra 2017, ko je bilo dovolj toplo, da so letala lahko zahajala in odhajala, je dejal Marrone.
Povezava in umerjanje podatkov je bilo tudi težavno, je dodal. In ekipa je s tem delom zelo skrbela glede na naravo najdbe.
"Če boste prišli do velike trditve, da boste posneli črno luknjo, morate imeti velike dokaze, zelo močne dokaze," je dejal Doeleman na dogodku SXSW (ki je služil kot razlagalec prizadevanja EHT, vendar ni napovedal kakršni koli rezultati).
"In pri našem projektu pogosto mislimo, da ljudje, kot so [Albert] Einstein, [Arthur] Eddington [in Karl] Schwarzschild, nekako gledajo čez naša ramena," je dodal in se skliceval na fizike, ki so pionirjem pomagali razumeti črne luknje. "In ko imate svetila nekako preverjajo svoje delo, si resnično želite, da bi bilo to prav."
Kaj vse to pomeni
Projekt EHT ima dva glavna cilja: Psaltis je dejal: prvič predstaviti obzorje dogodkov in pomagati ugotoviti, ali Einsteinova teorija splošne relativnosti potrebuje popravke.
Preden je prišel Einstein, je gravitacija na splošno veljala za skrivnostno silo na daljavo. Toda splošna relativnost ga opisuje kot prepletanje prostora-časa: Ogromni predmeti, kot so planeti, zvezde in črne luknje, ustvarijo nekakšen zamah v vesolju in času, podobno kot bi žogica za balinanje, če bi jo postavili na trampolin. Bližnji predmeti sledijo tej krivulji in se usmerijo proti osrednji masi.
Splošna relativnost se je skozi stoletje od uvedbe držala neverjetno dobro, saj je prestala vsak preizkus, ki so ga nanjo opravili znanstveniki. Toda opažanja EHT zagotavljajo še en preizkus, v skrajnem kraljestvu, kjer se napovedi morda ne ujemajo z resničnostjo. To je zato, ker lahko astronomi izračunajo pričakovano velikost in obliko obzorja dogodkov s splošno relativnostjo, je pojasnil Psaltis.
Če se opažena silhueta ujema s teoretično zasnovanimi simulacijami, "je imel Einstein 100% prav," je dejal Psaltis. "Če je odgovor ne, potem moramo prilagoditi njegovo teorijo, da bo lahko poskusil s poskusi. Tako gre tudi v znanosti."
In danes smo se naučili, da trenutno niso potrebni nobeni preobrati: opažanja E87 M87 so skladna s splošno relativnostjo, so povedali člani skupine. Namreč, obzorje dogodkov je skoraj krožno in je "prave" velikosti za črno luknjo te neizmerne mase.
"Moram priznati, da sem bil malce osupnjen, da se je tako ujemalo z napovedmi, ki smo jih zastavili," je na današnji novinarski konferenci povedal član skupine EHT Avery Broderick z Univerze v Waterlou in Perimeter Institute for Theoretical Physics v Kanadi .
Takšno drobljenje tal je seveda ključnega pomena za znanstveni proces. Loeb je dejal, da bo zagotavljanje boljših informacij za teorije in simulacije verjetno eden največjih prispevkov EHT.
"Delo fizike je dialog z naravo," je dejal. "Naše ideje testiramo, če jih primerjamo s poskusi; eksperimentalni podatki so ključni."
Novi rezultati naj bi tudi pomagali znanstvenikom, da se bolje spoprimejo s črnimi luknjami, je dejal on in drugi raziskovalci. Na primer, slike EHT bodo verjetno osvetlile, kako se plinske spirale spustijo v črevo črne luknje. Ta proces akrekcije, ki lahko privede do nastanka močnih curkov sevanja, je slabo razumljen, je dejal Loeb.
Poleg tega oblika obzorja dogodkov lahko razkrije, ali se vrti črna luknja, je dejala Fiona Harrison iz kalifornijskega tehnološkega inštituta, glavna raziskovalka Nasinega preučevanja črnih lukenj Nuklearni spektroskopski niz teleskopa (NuSTAR) misija.
"Posnetek črnih lukenj smo sklepali posredno," je za Space.com povedal Harrison, ki ni del ekipe EHT. Slike EHT zagotavljajo "neposreden test, ki je zelo navdušujoč," je dodala.
Podatki EHT kažejo, da se črna luknja M87 vrti v smeri urinega kazalca, so danes povedali člani skupine.
Projekt naj bi tudi pokazal, kako se zadeva porazdeli okoli črne luknje, opazovanja EHT pa bi lahko sčasoma veliko naučila astronome o tem, kako supermasivne črne luknje oblikujejo evolucijo svojih gostiteljskih galaksij skozi dolgotrajne lestvice, je povedal Harrison.
Rezultati EHT se prav tako dobro ujemajo z rezultati Laser Interferometer Gravitacijski valovni observatorij (LIGO), ki je zaznal valovanja prostora in časa, nastalih zaradi združitev, v katere so vključene črne luknje, le nekaj desetkrat bolj masivne od sonca.
"Kljub različni masi faktorja znane črne luknje so skladne z enim opisom," je danes dejal Broderick. "Črne luknje, velike in majhne, so na pomemben način podobne. Kar se naučimo od ene [vrste], nujno velja tudi za drugo."
In v primeru, da se sprašujete o Strelcu A *: Ekipa EHT upa, da bo kmalu dobila posnetke te supermasivne črne luknje, je danes povedal Doeleman. Raziskovalci so najprej pogledali M87, in to je nekoliko lažje rešiti kot Strelec A *, ker je v kratkih časovnih okvirih manj spremenljiv, je pojasnil.
Nova perspektiva?
Sledi širša privlačnost na novo objavljenih posnetkov - kako govori z nami, ki nismo astrofiziki.
Prispevki na tem prizorišču bi lahko bili pomembni, so povedali člani skupine EHT in zunanji znanstveniki. Fotografije lahko spremenijo način razmišljanja o sebi in svojem mestu v vesolju, je opozoril Marrone in navajal znamenito fotografijo "Earthrise", ki jo je decembra 1968 posnel astronavt Apollo 8 Bill Anders. Ta slika je množicam dala pogled na naš planet kot v resnici je - samoten odsek življenja v neskončnem morju teme - na splošno zaslužen za spodbujanje okoljskega gibanja.
Videti črno luknjo v resničnem življenju - ali njeno silhueto - "je stvar znanstvene fantastike", je dejal Harrison. In videli smo samo nekaj fotografij v projektu, dodala je: "Le izboljšali se bodo."
- Astronomi, da prvič s pomočjo teleskopskega teleskopa Event Horizon prvič pogledajo v črno luknjo
- Ta velika črna luknja se vrti s polovično hitrostjo svetlobe!
- 8 Skrivnostne astronomije
Knjiga Mikea Wall-a o iskanju nezemeljskega življenja, "Tam zunaj"(Grand Central Publishing, 2018; ilustriral Karl Tate), je zdaj zunaj. Spremljajte ga na Twitterju @michaeldwall. Spremljajte nas na Twitterju @Spacedotcom ali Facebook.
