Tiga tahun lalu, komuniti saintifik Event Horizon Telescope (EHT) mengejutkan dunia dengan gambar pertama lubang hitam yang ditangkap di galaksi M87 yang berdekatan. Kini, pasukan yang sama buat pertama kalinya menunjukkan bukti visual langsung dengan imej pertama lubang hitam di galaksi kita, menggunakan pemerhatian daripada rangkaian global teleskop radio.
Dalam artikel ini kami akan memberitahu anda bagaimana imej lubang hitam di galaksi kita telah diperolehi dan apa kesannya.
Tangkap imej lubang hitam di galaksi kita
Ini ialah Sagittarius A*, sumber sinaran yang sangat berubah-ubah yang sentiasa berubah. Para saintis telah menggunakan algoritma selama bertahun-tahun untuk membina semula evolusinya dari semasa ke semasa seolah-olah ia adalah "filem", tetapi mereka kini telah berjaya dan menghasilkan imej pegun mereka.
Sebagai tambahan kepada satu set kertas kerja yang diterbitkan dalam edisi khas The Astrophysical Journal Letters, Pasukan Kerjasama Event Horizon Telescope (EHT) melancarkan pencapaian hari ini pada satu siri sidang akhbar antarabangsa serentak di seluruh dunia.
"Ini adalah imej pertama Sagittarius A*, lubang hitam supermasif di tengah Bima Sakti, iaitu 4 juta kali lebih jisim daripada Matahari. Kami menyediakan bukti visual langsung pertama tentang kewujudan mereka," kata Sara Issaoun, Ahli Astrofizik Harvard A Center Research Fellow, bercakap di ibu pejabat European Southern Observatory (ESO) di Munich, Jerman.
Hasilnya memberikan bukti kukuh bahawa objek itu adalah lubang hitam dan memberikan petunjuk berharga tentang kerja bintang gergasi ini, yang dianggap terletak di tengah-tengah kebanyakan galaksi.
Menurut lebih daripada 300 saintis dari 80 pusat yang terlibat dalam penemuan itu, lubang raksasa itu "berberat" kira-kira 4 juta jisim suria, di rantau yang tidak lebih besar daripada sistem suria kita, 27.000 tahun cahaya dari planet kita. Dari perspektif kami, ia adalah sebesar donat pada bulan di langit.
bukti visual pertama
Imej itu adalah pandangan yang lama ditunggu-tunggu pada objek besar di pusat galaksi kita. Para saintis telah melihat bintang yang mengorbit beberapa objek yang sangat besar, padat, tidak kelihatan di tengah-tengah Bima Sakti. Ini sangat menunjukkan bahawa badan angkasa Sadge A* ialah lubang hitam.
Walaupun kita tidak dapat melihat lubang hitam itu sendiri kerana ia benar-benar gelap, gas bercahaya di sekelilingnya mendedahkan ciri tersendiri: kawasan tengah gelap (dipanggil bayang-bayang) yang dikelilingi oleh struktur gelang terang. Pandangan baharu menangkap cahaya yang dibengkokkan oleh graviti kuat lubang hitam itu.
"Kami terkejut bahawa saiz cincin itu sepadan dengan ramalan teori relativiti umum Einstein dengan baik," kata Geoffrey Bower, ketua saintis projek EHT di Institut Astronomi dan Astrofizik, Academia Sinica, Taipei. "Pemerhatian yang belum pernah berlaku sebelum ini meningkatkan pemahaman kita tentang apa yang berlaku di pusat galaksi dan memberikan pandangan baharu tentang cara lohong hitam gergasi berinteraksi dengan persekitaran mereka".
Memerhati objek yang jauh sedemikian memerlukan teleskop bersaiz Bumi, walaupun secara maya atau setara, dan itulah yang boleh dicapai oleh EHT. Ia terdiri daripada lapan teleskop radio yang terletak di Chile, Amerika Syarikat, Mexico, Sepanyol dan Kutub Selatan. Di Amerika Syarikat, dikendalikan oleh Balai Cerap Selatan Eropah (ESO) dan rakan kongsi antarabangsa lain di padang pasir Atacama di Chile, di Eropah Institut Astronomi Radio Milimetrik (IRAM) di Sierra Nevada (Granada) menonjol.
EHT memerhatikan Sagittarius A* selama beberapa malam berturut-turut, mengumpul data selama berjam-jam, sama seperti menggunakan dedahan panjang pada kamera pegun. Antara teleskop radio yang membentuk EHT, antena IRAM daripada 30 meter panjang memainkan peranan penting dalam pemerhatian, membolehkan untuk mendapatkan imej pertama.
Melalui teknik yang dipanggil interferometri rujukan sangat panjang (VLBI, yang menggunakan operasi matematik dan bukannya kanta), isyarat daripada semua teleskop radio telah digabungkan dan datanya diproses oleh algoritma dan superkomputer untuk membina semula imej yang terbaik.
Thalia Traianou, seorang penyelidik di Institut Astrofizik Andalusia (IAA-CSIC), menambah: "Teknologi ini akan membolehkan kami mendapatkan imej baru lubang hitam dan juga filem."
Dua lubang hitam yang serupa
Mengenai imej lubang hitam di galaksi M87 yang diambil pada 2019, saintis bersetuju bahawa kedua-dua lubang hitam kelihatan sangat serupa, walaupun lubang hitam di galaksi kita ia lebih daripada 1000 kali lebih kecil dan kurang besar daripada M87*, iaitu 55 juta tahun cahaya jauhnya. Bintang gergasi itu mempunyai jisim 6.500 bilion matahari dan diameter 9.000 bilion kilometer, yang bermaksud bahawa sistem suria sehingga Neptunus akan memasukinya.
"Kami mempunyai dua jenis galaksi yang sama sekali berbeza dan dua jisim lubang hitam yang sangat berbeza, tetapi berhampiran tepi lubang hitam ini, ia kelihatan sangat serupa," kata Sera Markoff, pengerusi bersama Jawatankuasa Sains EHT dan profesor astrofizik teori. di Universiti Amsterdam. Ini memberitahu kita bahawa relativiti am mengawal objek ini secara dekat, dan sebarang perbezaan yang kita lihat lebih jauh adalah disebabkan oleh perbezaan dalam perkara yang mengelilingi lubang hitam. »
Beginilah cara Roberto Emparan, ahli fizik teori dan profesor ICREA di Institut Kosmologi Universiti Barcelona, menjelaskannya kepada SMC Sepanyol: "Pada masa ini, kita boleh mengatakan bahawa persamaan antara imej M87* dari 2019 dan imej semasa datang daripada SgrA * yang menunjukkan bahawa, tanpa mengira saiz lubang hitam, persekitaran yang paling hampir dengan lubang hitam adalah sangat serupa. Pemerhatian masa depan akan memberitahu kita lebih lanjut tentang sifat perkara yang mengelilingi lubang hitam, dan kita mungkin dapat mengetahui sama ada objek itu benar-benar seperti yang diramalkan oleh teori Einstein, atau 'penipu' atau 'peniru' yang lebih eksotik."
Gonzalo J. Olmo, profesor Jabatan Fizik Teori dan IFIC Pusat Hibrid Universiti Valencia dan CSIC, dan Diego Rubiera-García, penyelidik Bakat Jabatan Fizik Teori di Universiti Complutense Madrid bertepatan. "Walaupun objek ini seribu kali lebih besar daripada objek yang diperhatikan hari ini di Bima Sakti, persamaannya dengan lubang hitam 'kecil' kami menunjukkan keluasan fizik yang menggambarkan objek ini", tegas mereka kepada SMC Sepanyol.
Walau bagaimanapun, keputusan hari ini jauh lebih sukar daripada M87*, walaupun Sagittarius A* lebih dekat. Pasukan itu terpaksa membangunkan alat baharu yang canggih untuk menerangkan pergerakan gas di sekitar Sgr A*. Walaupun M87* adalah kanta yang lebih ringkas dan stabil, hampir semua imej kelihatan sama, Sgr A* tidak.
"Gas berhampiran lubang hitam bergerak pada kelajuan yang sama, hampir sepantas cahaya, berhampiran Sagittarius A* dan M87*," jelas saintis EHT Chi-kwan Chan dari Balai Cerap Steward dan Jabatan Astronomi dan Data. Universiti Arizona, sementara gas mengambil masa berhari-hari hingga berminggu-minggu untuk mengorbit M87* yang lebih besar, Sagittarius A* yang jauh lebih kecil melengkapkan orbit dalam beberapa minit."
"Ini bermakna kecerahan dan corak gas di sekeliling Sagittarius A* berubah dengan pantas apabila EHT bekerjasama untuk memerhatikannya: ia agak seperti cuba mendapatkan gambaran yang jelas tentang anak anjing dengan cepat mengejar ekornyadia menyambung.
Imej lubang hitam Sgr A* ialah purata imej berbeza yang diekstrak oleh pasukan itu, akhirnya mendedahkan bintang gergasi di tengah Bima Sakti buat kali pertama.
Saya berharap dengan maklumat ini anda boleh mengetahui lebih lanjut tentang imej yang ditangkap lubang hitam di galaksi kita.