Mednarodna ekipa radio astronomov je danes (10. aprila) objavila prvo posnetek črne luknje od blizu.
To je supermasivna črna luknja v središču galaksije Devica A (imenovana tudi Messier 87 ali M87), in je tako velika - široka kot naš celotni osončje - da je oddaljena 53 milijonov svetlobnih let, na nebu je videti tako velika kot Strelec A * je manjša, vendar še vedno dokaj supermasivna črna luknja v središču naše lastne galaksije. Ta napoved je prvi rezultat prizadevanja, ki se je začelo aprila 2017, v katerem je bil vključen vsak večji radijski teleskop na Zemlji - skupno imenovan Event Horizon Telescope.
Če so ti predmeti tako ogromni in so bili teleskopi že tam zunaj, zakaj so znanstveniki ugotovili, kako jih posneti šele pred kratkim? In potem, ko so to ugotovili, zakaj sta trajali dve leti, da sta ustvarila sliko?
Če želite odgovoriti na prvo vprašanje preprosto: Črne luknje te velikosti so zelo redke. Šteje se, da ima vsaka velika galaksija v središču le eno. Običajno so precej temne, zavite v oblake goste snovi in zvezd. In še najbližja, v naši lastni galaksiji, je od Zemlje oddaljena 26.000 svetlobnih let.
Toda nova slika ne razkriva prve svetlobe, ki so jo ljudje zaznali iz črne luknje. (In slika ni narejena iz svetlobe, kot si jo običajno predstavljamo; elektromagnetni valovi, ki jih je opazil teleskop, so zelo dolgi radijski valovi. Če bi bili bližje črni luknji, bi videli tudi senco vidne svetlobe.)
Že leta 1931 je fizik Karl Jansky po opazovanju v Armaghu in planetariju opazil, da je v središču Mlečne poti svetla točka radio-valovne dolžine. Fiziki zdaj močno sumijo, da je ta točka supermasivna črna luknja. Od tega odkritja so fiziki že dolgo odkrivali druge črne luknje po svojih radijskih podpisih.
Tu je novost, da je teleskop Event Horizons predstavil senco, ki jo črna luknja ustvarja proti okoliškim, žarečim materialom iz akumulacijskega diska (vroča snov hitro pada proti obzorju dogodka črne luknje). Za fizike je to navdušujoče, saj potrjuje nekaj pomembnih idej o tem, kako naj bi izgledala ta senca, kar pa potrjuje, kaj so znanstveniki že verjeli o črnih luknjah.
Da bi slikali senco, so morali astrofiziki teh radijskih valov zaznati v podrobnostih brez primere. Noben radioteleskop ne bi mogel storiti. Toda fiziki so ugotovili, kako povezati vse na Zemlji, da bi skupaj delovali kot en velikanski teleskop, kot je na tiskovni konferenci National Science Foundation povedal Sheperd Doeleman, astrofizik s Harvardske univerze in direktor Event Horizon Telescope.
Vsak radijski teleskop je zajel ogromno dohodnih radijskih fotonov, vendar z nikjer dovolj natančnimi detajli, da bi opazil senco črne luknje, obkroženo z njenim diskom za kopičenje. Toda vsak pogled teleskopa na sliko je bil nekoliko drugačen. Znanstveniki so torej vestno kombinirali nekoliko drugačne nabore podatkov in s pomočjo atomske ure primerjali, ko so radiofoni prispeli na različne instrumente. Na ta način so fiziki lahko z veliko hrupa odtrgali signal črne luknje.
Teleskopi so aprila 2017 zbrali dejanske podatke, uporabljene za izdelavo slike v samo treh dneh. To je skupaj predstavljalo več kot 5 petabajtov, približno toliko informacij kot celotna Kongresna knjižnica. Shranjeno je bilo na obsežni zbirki trdih diskov, ki so skupaj merili v tonah, je na novinarski konferenci povedal Dan Marrone, astrofizik in eden izmed sodelavcev pri projektu.
Toliko podatkov, da je bilo pošiljanje preko interneta precej nemogoče, je dejal. Namesto tega so fiziki vse podatke zbrali na enem mestu s fizičnim pošiljanjem trdih diskov.
Marrone je povedal, da so raziskovalci naslednje leto uporabljali računalnike za izboljšanje in razlago teh podatkov, dokler se ta slika ni pojavila. Leto po tem so preživeli, preverili svoje rezultate in napisali prispevke. Voda v ozračju, potujoči radiofoni iz drugih virov in celo drobne napake v podatkih teleskopa so bili zaroti, da bi podatke zmedli. Večina dela projekta je bila torej sestavljena iz skrbne matematike za upoštevanje vseh teh napak in hrupa v podatkih, pri čemer delo počasi razkriva sliko, ki se skriva za temi vprašanji.
Tako se v določenem pogledu fotografiranje črne luknje zgodi precej hitro. To razvija zelo dolgo.
