For tre år siden overraskede det videnskabelige samfund i Event Horizon Telescope (EHT) verden med det første fotografi af et sort hul fanget i den nærliggende galakse M87. Nu har det samme hold for første gang vist direkte visuelle beviser på med det første billede af det sorte hul i vores galakse, ved hjælp af observationer fra et globalt netværk af radioteleskoper.
I denne artikel vil vi fortælle dig, hvordan et billede af det sorte hul i vores galakse er blevet opnået, og hvilke konsekvenser det har.
Tag et billede af det sorte hul i vores galakse
Dette er Sagittarius A*, en meget variabel strålingskilde, der konstant ændrer sig. Forskere har brugt algoritmer i årevis til at rekonstruere dens udvikling over tid, som om det var en "film", men det er nu lykkedes og gengivet deres stillbilleder.
Ud over et sæt artikler offentliggjort i en specialudgave af The Astrophysical Journal Letters afslørede Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration Team milepælen i dag på en række samtidige internationale pressekonferencer rundt om i verden.
"Dette er det første billede af Skytten A*, det supermassive sorte hul i midten af Mælkevejen, som er 4 millioner gange mere massiv end Solen. Vi giver det første direkte visuelle bevis på deres eksistens," sagde Sara Issaoun, Harvard Astrophysicist A Center Research Fellow, som talte ved European Southern Observatory (ESO) hovedkvarter i München, Tyskland.
Resultaterne gav overvældende beviser for, at objektet var et sort hul og gav værdifulde spor om, hvordan disse kæmpestjerner fungerer, som menes at ligge i centrum af de fleste galakser.
Ifølge mere end 300 videnskabsmænd fra de 80 centre, der er involveret i opdagelsen, "vejer" det gigantiske hul omkring 4 millioner solmasser, i et område, der ikke er større end vores solsystem, 27.000 lysår fra vores planet. Fra vores perspektiv er det på størrelse med en doughnut på månen på himlen.
første visuelle bevis
Billedet er et længe ventet kig på det massive objekt i midten af vores galakse. Forskere har set stjerner, der kredser om nogle meget store, kompakte, usynlige objekter i midten af Mælkevejen. Dette tyder stærkt på, at himmellegemet Sadge A* er et sort hul.
Selvom vi ikke kan se selve det sorte hul, fordi det er helt mørkt, afslører den glødende gas, der omgiver det, et særpræg: et mørkt centralt område (kaldet en skygge) omgivet af en lys ringstruktur. Den nye visning fanger lys bøjet af det sorte huls kraftfulde tyngdekraft.
"Vi var overraskede over, at ringens størrelse matchede forudsigelserne i Einsteins generelle relativitetsteori så godt," sagde Geoffrey Bower, chefforsker for EHT-projektet ved Institut for Astronomi og Astrofysik, Academia Sinica, Taipei. "Disse hidtil usete observationer forbedrer i høj grad vores forståelse af, hvad der sker i centrum af vores galakse og give ny indsigt i, hvordan gigantiske sorte huller interagerer med deres miljø".
At observere et så fjernt objekt ville kræve et teleskop på størrelse med Jorden, omend virtuelt eller tilsvarende, og det er, hvad EHT kan opnå. Den består af otte radioteleskoper placeret i Chile, USA, Mexico, Spanien og Sydpolen. I USA, der drives af European Southern Observatory (ESO) og andre internationale partnere i Atacama-ørkenen i Chile, skiller Institut for Millimetrisk Radioastronomi (IRAM) i Sierra Nevada (Granada) sig i Europa ud.
EHT observerede Skytten A* i flere på hinanden følgende nætter og indsamlede data i timevis, svarende til at bruge lange eksponeringer på et stillkamera. Blandt de radioteleskoper, der udgør EHT, er IRAM-antennen på 30 meter lange spillede en afgørende rolle i observationerne, hvilket gør det muligt at få de første billeder.
Gennem en teknik kaldet meget lang referenceinterferometri (VLBI, som bruger matematiske operationer i stedet for linser), er signalerne fra alle radioteleskoperne blevet kombineret og deres data behandlet af algoritmer og supercomputere for at rekonstruere det bedst mulige billede.
Thalia Traianou, en forsker ved Andalusian Institute of Astrophysics (IAA-CSIC), tilføjer: "Teknologien vil give os mulighed for at få nye billeder af sorte huller og endda film."
To ens sorte huller
Med hensyn til billedet af det sorte hul i galaksen M87 taget i 2019, er forskerne enige om, at de to sorte huller ligner hinanden meget, selvom det sorte hul i vores galakse den er mere end 1000 gange mindre og mindre massiv end M87*, som er 55 millioner lysår væk. Kæmpestjernen har en masse på 6.500 milliarder sole og en diameter på 9.000 milliarder kilometer, hvilket betyder, at solsystemet op til Neptun kommer ind i den.
"Vi har to helt forskellige typer galakser og to meget forskellige masser af sorte huller, men nær kanterne af disse sorte huller ser de overraskende ens ud," siger Sera Markoff, medformand for EHT Science Committee og professor i teoretisk astrofysik ved universitetet i Amsterdam. Dette fortæller os, at den generelle relativitetsteori styrer disse objekter tæt på, og at enhver forskel, vi ser længere væk, skyldes forskelle i stoffet omkring det sorte hul. »
Sådan forklarer Roberto Emparan, teoretisk fysiker og ICREA-professor ved Institut for Kosmologi ved University of Barcelona, det til SMC Spain: "I øjeblikket kan vi sige, at ligheden mellem billedet af M87* fra 2019 og det aktuelle billede kommer fra en SgrA *, som viser, at uanset størrelsen af det sorte hul, miljøet tættest på det sorte hul er meget ens. Fremtidige observationer vil fortælle os mere om egenskaberne af stoffet omkring det sorte hul, og vi kan muligvis fortælle, om objektet virkelig er, hvad Einsteins teori forudsagde, eller en mere eksotisk 'bedrager' eller 'copycat'."
Gonzalo J. Olmo, professor i Institut for Teoretisk Fysik og IFIC i Hybrid Center ved University of Valencia og CSIC, og Diego Rubiera-García, Talentforsker ved Institut for Teoretisk Fysik ved Complutense University of Madrid, falder sammen. "Selvom dette objekt er tusind gange større end de objekter, der observeres i dag i Mælkevejen, viser dets lighed med vores 'lille' sorte hul almenheden af den fysik, der beskriver disse objekter", understreger de til SMC Spain.
Men dagens resultater er meget sværere end M87*, selvom Skytten A* er nærmere. Holdet skulle udvikle sofistikerede nye værktøjer til at forklare gassens bevægelse omkring Sgr A*. Mens M87* er et enklere og mere stabilt objektiv, ser næsten alle billeder ens ud, det er Sgr A* ikke.
"Gassen nær det sorte hul bevæger sig med samme hastighed, næsten lige så hurtigt som lyset, nær Sagittarius A* og M87*," forklarede EHT-forsker Chi-kwan Chan fra Steward Observatory og Department of Astronomy and Data. University of Arizona, mens gas tager dage til uger at kredse om den større M87*, fuldfører den meget mindre Sagittarius A* en bane på få minutter."
"Dette betyder, at lysstyrken og mønsteret af gassen omkring Sagittarius A* ændrer sig hurtigt, efterhånden som EHT samarbejder om at observere det: det er lidt ligesom at prøve at få et klart billede af en hvalp, der hurtigt jagter halenfortsatte han.
Sgr A*-billedet med sort hul er et gennemsnit af de forskellige billeder, som holdet udtog, og for første gang afslørede det endelig den gigantiske stjerne i midten af Mælkevejen.
Jeg håber, at du med denne information kan lære mere om billederne taget af det sorte hul i vores galakse.