Her er den utrolige videnskabshistorie, der førte til det første sorte hul-billede

M87* og Chandra røntgenbillede af M87 galaksen. (EHT Collaboration; NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen)

Det første billede af en supermassiv sort hul i midten af ​​en galakse viser, hvordan vi på en måde har observeret det usynlige.

Det spøgelsesbillede er et radiointensitetskort over det glødende plasma bag, og derfor silhuetterende, det sorte huls ' begivenhedshorisont ' - usynlighedens kugleformede kappe omkring et sort hul, hvorfra ikke engang lys kan slippe ud.

Radio-'fotografiet' blev opnået af et internationalt samarbejde, der involverede mere end 200 videnskabsmænd og ingeniører, der forbandt nogle af verdens mest dygtige radioteleskoper for effektivt at se det supermassive sorte hul i galaksen kendt som M87.



Så hvordan i alverden kom vi til dette punkt?

Fra 'mørke stjerner'

Det var den engelske astronom John Michell som i 1783 første gang formulerede ideen om 'mørke stjerner' så utrolig tæt, at deres tyngdekraft ville være umulig at løbe fra - selv hvis du tilfældigvis var en foton, der kunne bevæge sig med lysets hastighed.

Tingene er kommet langt siden den banebrydende indsigt.

I januar i år, astronomer udgivet et billede af emissionen fra radiokilden kendt som Sagittarius A*, området umiddelbart omkring supermassivt sort hul i midten af ​​vores galakse.

På imponerende vis havde billedet detaljer på skalaer ned til kun ni gange størrelsen af ​​det sorte huls begivenhedshorisont.

Nu, Event Horizon Telescope ( EHT ) er det lykkedes at løse begivenhedshorisonten omkring det supermassive sorte hul i M87, en relativt nærliggende galakse, hvorfra lyset tager 55 millioner lysår om at nå os på grund af dets afstand.

Forskere har opnået det første billede af et sort hul ved hjælp af Event Horizon Telescope-observationer af centrum af galaksen M87. Billedet viser en lys ring dannet, når lyset bøjer sig i den intense tyngdekraft omkring et sort hul, der er 6,5 milliarder gange mere massivt end Solen pic.twitter.com/AymXilKhKe

— Event Horizon 'Scope (@ehtelescope) 10. april 2019

Astronomiske figurer

Astronomiske objekter kommer med astronomiske figurer, og dette mål er ingen undtagelse.

M87's sorte hul har en masse, der er 6,5 milliarder gange vores Sols, som i sig selv er en tredjedel af en million gange Jordens masse. Dens begivenhedshorisont har en radius på omkring 20 milliarder kilometer, mere end tre gange afstanden Pluto er fra vores sol.

Det er imidlertid langt væk, og den utrolige ingeniørmæssige bedrift, der kræves for at se et sådant mål, svarer til at prøve at observere et objekt på 1 milimeter i størrelse fra en afstand af 13.000 kilometer (8.000 miles).

Dette Nobelpris-værdige resultat er naturligvis ingen tilfældig opdagelse, men en måling bygget på generationer af indsigt og gennembrud.

Forudsigelser uden observation

I begyndelsen af ​​1900-tallet skete der betydelige fremskridt, efter at Albert Einstein udviklede sine relativitetsteorier. Disse vedvarende ligninger forbinder rum og tid og dikterer stoffets bevægelse, som igen dikterer gravitationsfelterne og bølgerne i rumtiden.

Kort efter, i 1916, indså astronomerne Karl Schwarzschild og Johannes Droste uafhængigt af hinanden, at Einsteins ligninger gav anledning til løsninger, der indeholdt en 'matematisk singularitet', et udeleligt punkt med nulvolumen og uendelig masse.

Ved at studere udviklingen af ​​stjerner i 1920'erne og 1930'erne nåede kernefysikere frem til den tilsyneladende uundgåelige konklusion, at hvis de var massive nok, ville visse stjerner ende deres liv i et katastrofalt gravitationssammenbrud, hvilket resulterede i en singularitet og skabelsen af ​​en 'frossen stjerne'.

Dette udtryk afspejlede tidens bizarre relative natur i Einsteins teori. Ved begivenhedshorisonten, den berygtede grænse uden retur, der omgiver en sådan kollapset stjerne, vil tiden se ud til at fryse for en ekstern observatør.

Mens fremskridt inden for kvantemekanikken erstattede forestillingen om en singularitet med en lige så forvirrende, men endelig kvanteprik, er den faktiske overflade og det indre af sorte huller er fortsat et aktivt forskningsområde i dag.

Mens vores galakse kan indeholde millioner af John Michells sorte huller i stjernemasse - som vi ved, hvor et dusin eller deromkring befinder sig - er deres begivenhedshorisonter for små til at observere.

For eksempel, hvis vores sol skulle kollapse ned til et sort hul, ville radius af dens begivenhedshorisont kun være 3 km (1,9 miles). Men kollisionen af ​​sorte huller med stjernemasse i andre galakser var berømt opdaget ved brug af gravitationsbølger .

Leder efter noget supermassivt

EHT's mål er derfor relateret til de supermassive sorte huller, der er placeret i centrum af galakser.

Udtrykket sort hul kom faktisk først i brug i midten til slutningen af ​​1960'erne, da astronomer begyndte at mistænke, at virkelig massive 'mørke stjerner' drev de meget aktive kerner i visse galakser.

Talrige teorier florerer for dannelsen af ​​disse særligt massive sorte huller. På trods af navnet er sorte huller objekter snarere end huller i rumtidens stof.

I 1972, Robert Sanders og Thomas Lowinger beregnet, at en tæt masse svarende til omkring en million solmasser befinder sig i centrum af vores galakse.

I 1978, Wallace Sargent og kolleger havde bestemt at en tæt masse fem milliarder gange vores Sols masse ligger i centrum af den nærliggende galakse M87.

Men disse masser, lidt revideret siden da, kunne simpelthen have været en tæt sværm af planeter og døde stjerner.

I 1995 blev eksistensen af ​​sorte huller bekræftet observationelt af Makoto Miyoshi og kolleger . Ved hjælp af radiointerferometri opdagede de en masse i centrum af galaksen M106, inden for et volumen så lille, at det kun kunne være, eller snart ville blive, et sort hul.

I dag har omkring 130 sådanne supermassive sorte huller i centrene af nærliggende galakser fået deres masser direkte målt ud fra kredsløbshastighederne og -afstandene af stjerner og gas, der kredser om de sorte huller, men endnu ikke på en dødsspiral ind i den centrale gravitationskomprimator.

På trods af det øgede antal har vores Mælkevej og M87 stadig de største begivenhedshorisonter set fra Jorden, hvilket er grunden til, at det internationale hold forfulgte disse to mål.

Den skyggefulde silhuet af det sorte hul i M87 er virkelig et forbløffende videnskabeligt billede. Selvom sorte huller tilsyneladende kan stoppe tiden, bør det erkendes, at videnskabens forudsigelseskraft, når den kombineres med menneskelig fantasi, opfindsomhed og beslutsomhed, også er en bemærkelsesværdig naturkraft.

Alister Graham , professor i astronomi, Swinburne University of Technology .

Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons-licens. Læs original artikel .

Populære Kategorier: Samfund , Fysik , Sundhed , Mening , Forklarer , Miljø , Plads , Natur , Ukategoriseret , Tech ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.