Supermasivna črna luknja M87, prvič posneta, je šest milijard krat večja kot naše sonce. Kreditna slika - Sodelovanje EHT

Na sliki: "Zdaj vemo, kako izgleda črna luknja"

Črna luknja raziskuje, kaj jim pomeni slika.

avtor Jonathan O'Callaghan

Prva slika obzorja dogodkov - gravitacijska meja črne luknje, čez katero svetloba ne more uiti - je bila razkrita 10. aprila in je najboljši dokaz, da ti pojavi resnično obstajajo. Bil je rezultat globalnega sodelovanja več sto znanstvenikov, ki so s pomočjo več teleskopov po vsem svetu uporabili visokofrekvenčne radijske valove, ki jih oddaja materija, vpeta v obzorje dogodkov.

Govorili smo z dr. Heino Falcke, dr. Lucianom Rezzollo in dr. Michaelom Kramerjem, raziskovalcem evropskega projekta BlackHoleCam - ki je bil del globalnega sodelovanja Event Horizon Telescope (EHT) - o tem, kaj slika pomeni za njih, za črne luknje in za Einsteinova teorija relativnosti.

Dr. Heino Falcke, univerza Radboud Nijmegen, Nizozemska

"To je zadnji rob prostora in časa."

Dr Falcke pravi, da rezultat odpira desetletje preučevanja črnih lukenj kot še nikoli doslej. Kreditna slika - Dirk Vos

Moram reči, čustveno je bilo potovanje. Začelo se je s tem, ko sem bil doktorski študent in ugotovil, da bi pri določenih radijskih frekvencah sevanje prihajalo blizu obzorja dogodka (črne luknje). To je bilo v začetku devetdesetih let. Objavili smo članek, v katerem je pisalo, da obstaja senca črne luknje, ki jo lahko vidite z uporabo trenutne tehnologije, te zelo dolgotrajne interferometrije (VLBI), ki jo trenutno uporabljamo. To je bilo okoli leta 2000. Pravzaprav sem pogumno rekel, da čez 10 let to lahko storimo, zdaj pa nam je vzelo 19 let. Torej, oddal sem se za faktor dva! Vendar smo to storili.

Videla sem veliko lepih slik, kako naj izgleda črna luknja. Večina jih je videti bolje kot resnična slika, toda že prva slika jo vidite in si mislite: "Vau, res je videti tako". Bil je tako skoraj čustven trenutek.

Jaz sem pastor laikov. Urejen sem v protestantski cerkvi, opravljam službe, vendar nisem profesionalec. Z ljudmi se pogovarjam o znanosti in religiji in z mano so to naravne stvari, ki gredo skupaj. To je v resnici pomagalo znanosti. Kot otrok sem razmišljal o tem, kaj je za vesoljem, kaj je za nebom, kaj je na začetku? Kaj je pred velikim praskom?

(V tem poskusu) je bilo vse skoraj popolno. Osebno nisem pričakoval, da bomo prišli do takšnega rezultata tako zgodaj. Pet let me je spremljala kri, znoj in solze. Bila je dve leti krvi, znoja in solz, toda to so bila intenzivna leta. Delalo je (opazovalo črno luknjo) skoraj od prvega dne (aprila 2017), trajalo pa je še eno leto, da so podatke zmanjšali in analizirali. Poleti 2018 smo naredili prve slike in nato aprila 2019 smo objavili.

Mislim, da bi to lahko bil začetek vznemirljive nove dobe. Prvič vidimo obzorje dogodkov in lahko proučimo tudi relativnost in splošno relativnost na lestvici, ki je nikoli prej ni bilo mogoče. To desetletje je res desetletje preučevanja črnih lukenj kot še nikoli. Vedno smo vedeli, da bi morali biti tam, bili so teoretični koncepti. To je končni rob prostora in časa.

Vse, kar vidimo, popolnoma ustreza napovedi, ki jo daje relativnost. (Stephen) Hawking bi najbrž doživel enako reakcijo kot jaz, saj bi te stvari teoretično premislil. To bi bil absolutno čustven trenutek, vendar je umrl nekoliko prezgodaj, da bi to videl. Einstein se je moral pravzaprav spopasti s konceptom dogodkovnega obzorja, in če bi mislil, da je to v resnici resnična stvar v vesolju, bi mu bilo to povsem vznemirljivo.

Dr. Luciano Rezzolla z univerze Goethe v Frankfurtu v Nemčiji

„Ta projekt je dokaz človekove sposobnosti skupnega sodelovanja“

Dr Rezzolla pravi, da bi se zajem slike lahko zgodil le z uporabo več radijskih teleskopov na različnih točkah Zemlje. Kreditna podoba - J. Lecher, Goethe University

Teleskopi, ki jih uporabljamo, so radijski teleskopi, ki zbirajo radijske valove. Žal je črna luknja zelo majhna in črne luknje, ki jih gledamo, so zelo daleč od nas, bodisi v središču naše galaksije bodisi v središču bližnje galaksije. Kar želite, je možnost, da vidite slike iz samega središča teh predmetov in za to potrebujete visoko ločljivost.

Tudi največji teleskopi, ki jih imamo na Zemlji, ne bi zadoščali. Ločljivost, ki jo potrebujemo, bi vam omogočila, da na lunini površini vidite oranžno barvo. Če torej ne morete sestaviti teleskopa, večjega od nekaj sto metrov, morda lahko sestavite dva teleskopa, ki sta daleč narazen in si predstavljate, da sta skupaj en sam teleskop?

Temu pravimo radio interferometrija in tehnika, ki smo jo uporabili, imenujemo interferometrija z zelo dolgo osnovo (VLBI). Ideja je, da vzamemo dva teleskopa in jih postavimo čim bolj narazen, recimo enega na Južnem polu in enega v Franciji, in poskrbimo, da bosta isti vir opazovala ob istem času.

Še boljše od tega lahko narediš, če imaš več kot dva teleskopa. Opazovali smo z osmimi hkrati, tako da so, ko se Zemlja vrti, tri ali štiri, ki vedno kažejo na pravi vir. In potem morate sestaviti (podatke) skupaj. To se morda zdi nepomemben korak, vendar nas je to stalo veliko časa. Teh podatkov ne morete samo prenesti po internetu (ker jih je toliko), zato jih morate dejansko vzeti na trde diske in jih poslati na različne celine.

Zgradili smo sliko, za katero verjamemo, da je skladna s tistim, kar bi pričakovali od ukrivljene črne luknje v splošni relativnosti. To je teorija, ki jo je formuliral Einstein, ki zagotavlja zelo preproste informacije za to vrsto pojava. Izvor je M87, galaksija, ki je blizu nas. Je približno 1.000-krat večja od črne luknje v središču naše galaksije.

Sem navdušen mornar in pred približno enim letom približno v tem času sem plul po Atlantiku od vzhoda do zahoda. In bila je zelo prijetna priložnost, da gledam v nebo v nekontaminirani luči, kolikor je onesnaženo. Resnično se počutite zelo majhni in kako srečni smo, da smo na tem planetu.

Ta projekt je dokaz človekove sposobnosti skupnega sodelovanja. Ljudje imamo različne vrste težkih vidikov, vendar je lepo videti, da lahko strast do znanosti in znanja razbije vse te kratkovidne in samcentrične poglede in lahko na stotine ljudi spodbudi in motivira k sodelovanju, da bi dosegli rezultat, ki je večji od vsakega od nas.

Naše mnenje je bilo, da bi s tem financiranjem omogočili prvo sliko črne luknje in ta slika bi šla v vsak učbenik. Upam, da se bo to zgodilo. Zdaj vemo, kako izgleda črna luknja.

Dr. Michael Kramer, Inštitut za radio astronomijo Max Planck, Nemčija

"Zgodovinske knjige bodo razdeljene na čas pred sliko in po njej."

Dr Kramer pravi, da je ta slika najboljši dokaz, da črne luknje resnično obstajajo. Kreditna slika - NARIT

Črne luknje so imele kockasto zgodovino. Predlagani so bili kot posledica splošne relativnosti, vendar je koncept črnih lukenj veliko starejši in sega v 18. stoletje. In čeprav je rešitev obstajala, so obstajali teoretični problemi pri razumevanju prostora in časa v bližini dogodkov. Do 60. let prejšnjega stoletja ni bilo opazovalnih dokazov za črne luknje.

Potem so z odkritjem kvazarjev (super segreti material, ki se vrti okoli črne luknje) in tudi rentgenskih binarnih datotek (nevtronska zvezda ali črna luknja, ki sesajo material iz zvezde), črne luknje nenadoma postale potrebne (da bi jih razložili). Potrebovali smo zelo energičen način pretvorbe energije v sevanje, ki je tako močno, da ga še vedno lahko vidimo na zelo, zelo velikih razdaljah.

Naslednji najboljši dokazi so bili opažanja tako imenovanih zvezd S, ki krožijo okoli masivnega predmeta v središču naše galaksije. Ta predmet ni bil viden, vendar lahko izračunate maso, v tem primeru približno 4 milijone sončnih mas. In izkaže se, da je najboljši dokaz supermasivna črna luknja.

Potem je seveda prišel LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) (ki je zaznal združevanje črnih lukenj z gravitacijskimi valovi) in to je bil daleč najboljši dokaz, ki smo ga imeli doslej o obstoju črnih lukenj. Ideja Teleskopa Event Horizon je torej, da prvič vidimo senco (črne luknje). Obstaja nekaj edinstvenih funkcij, ki jih bo ustvaril samo obzorje dogodkov, kot svetel obroč fotonov, ujetih, preden se jih zapusti v obzorje dogodkov. In to je tisto, kar vidimo.

Kakovost podatkov ni takšna, kot smo jo morda videli v filmih, kot je Interstellar, vendar so vse funkcije tam. Slika prikazuje vse funkcije, ki bi jih pričakovali od črne luknje in obzorja dogodkov. Zagledate fotonski obroč, okoli črne luknje vidite svetel obroč in na sredini vidite senco.

To je supermasivna črna luknja in ima šest milijard sončnih mas, tako da dobite (premer) milijard kilometrov. A ker je tako širok, ga lahko opazimo na tej relativno veliki razdalji, 53 milijonov svetlobnih let. Za zdaj smo se osredotočili na M87 in ko bo zunaj, bomo svojo pozornost usmerili na Strelca A * (supermasivno črno luknjo v središču Mlečne poti).

Mislim, da smo bili vsi prepričani, da nam bo uspelo. Tehnološko potisne meje, vendar nismo dvomili, da nam bo uspelo. Vseeno pa vas nič ne pripravi na trenutek, ko ga dejansko vidite prvič. Precej osupljivo.

Knjige o zgodovini bodo razdeljene na čas pred sliko in po njej. To je prvič, da je bilo to mogoče, in že dolgo je nastajalo. Končno nam je uspelo in od tu lahko postane samo še boljše.

Kot je povedal Jonathan O'Callaghan

Raziskavo v tem članku je financiral Evropski raziskovalni svet EU. Če vam je bil ta članek všeč, ga prosimo, da ga delite v družabnih medijih.

Supermasivna črna luknja M87, prvič posneta, je šest milijard krat večja kot naše sonce. Kreditna slika - Sodelovanje EHT

Poglej tudi

  • Astronomi razkrivajo prvo podobo črne luknje
  • Gravitacijski valovi pomagajo pri odkrivanju črnih lukenj, temne snovi in ​​teoretičnih delcev

Več informacij

BlackHoleCam

Prvotno objavljeno na horizon-magazine.eu.