För tre år sedan överraskade forskarsamhället i Event Horizon Telescope (EHT) världen med det första fotografiet av ett svart hål som tagits i den närliggande galaxen M87. Nu har samma team för första gången visat direkta visuella bevis på med den första bilden av det svarta hålet i vår galax, med hjälp av observationer från ett globalt nätverk av radioteleskop.
I den här artikeln ska vi berätta hur en bild av det svarta hålet i vår galax har tagits fram och vilka återverkningar det har.
Fånga en bild av det svarta hålet i vår galax
Detta är Sagittarius A*, en mycket variabel strålningskälla som ständigt förändras. Forskare har använt algoritmer i flera år för att rekonstruera dess utveckling över tid som om det vore en "film", men de har nu lyckats och renderat sina stillbilder.
Förutom en uppsättning artiklar publicerade i en specialutgåva av The Astrophysical Journal Letters, avslöjade Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration Team milstolpen idag vid en serie samtidiga internationella presskonferenser runt om i världen.
"Detta är den första bilden av Skytten A*, det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan, som är 4 miljoner gånger mer massiv än solen. Vi tillhandahåller det första direkta visuella beviset på deras existens, säger Sara Issaoun, Harvard Astrophysicist A Center Research Fellow, som talar vid European Southern Observatory (ESO) högkvarter i München, Tyskland.
Resultaten gav överväldigande bevis för att objektet var ett svart hål och gav värdefulla ledtrådar om hur dessa jättestjärnor fungerar, som tros ligga i mitten av de flesta galaxer.
Enligt mer än 300 forskare från de 80 centra som är involverade i upptäckten "väger" det gigantiska hålet cirka 4 miljoner solmassor, i en region som inte är större än vårt solsystem, 27.000 XNUMX ljusår från vår planet. Ur vårt perspektiv är det storleken på en munk på månen på himlen.
första visuella bevis
Bilden är en efterlängtad titt på det massiva föremålet i mitten av vår galax. Forskare har sett stjärnor som kretsar kring några mycket stora, kompakta, osynliga föremål i mitten av Vintergatan. Detta tyder starkt på att himlakroppen Sadge A* är ett svart hål.
Även om vi inte kan se själva det svarta hålet eftersom det är helt mörkt, avslöjar den glödande gasen som omger det ett särdrag: en mörk central region (kallad en skugga) omgiven av en ljus ringstruktur. Den nya vyn fångar ljus böjt av det svarta hålets kraftfulla gravitation.
"Vi blev förvånade över att storleken på ringen matchade förutsägelserna i Einsteins allmänna relativitetsteori så väl", säger Geoffrey Bower, chefsforskare för EHT-projektet vid Institutet för astronomi och astrofysik, Academia Sinica, Taipei. "Dessa aldrig tidigare skådade observationer förbättrar avsevärt vår förståelse av vad som händer i mitten av vår galax och ge nya insikter om hur gigantiska svarta hål interagerar med sin omgivning".
Att observera ett så avlägset objekt skulle kräva ett teleskop i jordstorlek, om än virtuellt eller likvärdigt, och det är vad EHT kan uppnå. Den består av åtta radioteleskop i Chile, USA, Mexiko, Spanien och Sydpolen. I USA, som drivs av European Southern Observatory (ESO) och andra internationella partners i Atacamaöknen i Chile, sticker i Europa Institutet för Millimetrisk Radio Astronomy (IRAM) i Sierra Nevada (Granada) ut.
EHT observerade Skytten A* under flera på varandra följande nätter och samlade in data i timmar, liknande att använda långa exponeringar på en stillbildskamera. Bland radioteleskopen som utgör EHT, IRAM-antennen för 30 meter långa spelade en avgörande roll i observationerna, vilket gör det möjligt att få de första bilderna.
Genom en teknik som kallas mycket lång referensinterferometri (VLBI, som använder matematiska operationer istället för linser) har signalerna från alla radioteleskop kombinerats och deras data bearbetats av algoritmer och superdatorer för att rekonstruera bästa möjliga bild.
Thalia Traianou, forskare vid Andalusian Institute of Astrophysics (IAA-CSIC), tillägger: "Tekniken kommer att tillåta oss att ta nya bilder av svarta hål och till och med filmer."
Två lika svarta hål
När det gäller bilden av det svarta hålet i galaxen M87 tagen 2019, är forskarna överens om att de två svarta hålen ser väldigt lika ut, även om det svarta hålet i vår galax den är mer än 1000 gånger mindre och mindre massiv än M87*, som är 55 miljoner ljusår bort. Jättestjärnan har en massa på 6.500 miljarder solar och en diameter på 9.000 miljarder kilometer, vilket innebär att solsystemet upp till Neptunus kommer in i den.
"Vi har två helt olika typer av galaxer och två mycket olika massor av svarta hål, men nära kanterna på dessa svarta hål ser de förvånansvärt lika ut", säger Sera Markoff, medordförande i EHT Science Committee och professor i teoretisk astrofysik vid universitetet i Amsterdam. Detta säger oss att generell relativitet styr dessa objekt på nära håll, och att alla skillnader vi ser längre bort beror på skillnader i materien kring det svarta hålet. »
Så här förklarar Roberto Emparan, teoretisk fysiker och ICREA-professor vid Institutet för kosmologi vid universitetet i Barcelona, för SMC Spain: "För tillfället kan vi säga att likheten mellan bilden av M87* från 2019 och den aktuella bilden kommer från en SgrA * som visar att, oavsett storleken på det svarta hålet, miljön närmast det svarta hålet är väldigt lika. Framtida observationer kommer att berätta mer om egenskaperna hos den materia som omger det svarta hålet, och vi kanske kan avgöra om föremålet verkligen är vad Einsteins teori förutspådde, eller en mer exotisk "bedragare" eller "copycat".
Gonzalo J. Olmo, professor vid institutionen för teoretisk fysik och IFIC vid hybridcentret vid universitetet i Valencia och CSIC, och Diego Rubiera-García, talangforskare vid institutionen för teoretisk fysik vid Complutense-universitetet i Madrid sammanfaller. "Även om det här objektet är tusen gånger större än de objekt som observeras idag i Vintergatan, visar dess likhet med vårt "lilla" svarta hål den allmänna fysiken som beskriver dessa objekt", betonar de till SMC Spain.
Men dagens resultat är mycket svårare än M87*, även om Skytten A* är närmare. Teamet var tvungen att utveckla sofistikerade nya verktyg för att förklara gasens rörelse runt Sgr A*. Medan M87* är ett enklare och stabilare objektiv ser nästan alla bilder likadana ut, det är inte Sgr A*.
"Gas nära det svarta hålet rör sig med samma hastighet, nästan lika snabbt som ljuset, nära Skytten A* och M87*," förklarade EHT-forskaren Chi-kwan Chan vid Steward Observatory och Institutionen för astronomi och data vid University of Arizona, medan gas tar dagar till veckor att kretsa runt den större M87*, slutför den mycket mindre Skytten A* en bana på några minuter."
"Detta betyder att ljusstyrkan och mönstret för gasen runt Skytten A* snabbt förändras när EHT samarbetar för att observera det: det är lite som att försöka få en tydlig bild av en valp som snabbt jagar sin svanshan fortsatte.
Bilden av det svarta hålet Sgr A* är ett medelvärde av de olika bilderna som teamet tog fram, och för första gången avslöjade den äntligen jättestjärnan i mitten av Vintergatan.
Jag hoppas att du med denna information kan lära dig mer om bilderna som tagits av det svarta hålet i vår galax.