Το Τηλεσκόπιο Event Horizon, μια σειρά πλανητικών οκτώ επίγειων ραδιοτηλεσκοπίων που δημιουργήθηκαν μέσω διεθνούς συνεργασίας, αποτύπωσε αυτήν την εικόνα της υπερμεγέθας μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία M87 και τη σκιά του.
(Εικόνα: © EHT Collaboration)
Οι μαύρες τρύπες έχουν τελικά τραβηχτεί από τις σκιές.
Για πρώτη φορά, η ανθρωπότητα έχει φωτογραφίσει ένα από αυτά τα αόριστα κοσμικά θηρία, λάμποντας φως σε μια εξωτική σφαίρα χωροχρόνου που υπήρχε εδώ και πολύ καιρό πέρα από τις γνώσεις μας.
"Έχουμε δει αυτό που πιστεύαμε ότι ήταν ακατάλληλο", δήλωσε ο Sheperd Doeleman, από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσονιάν, σήμερα (10 Απριλίου) κατά τη διάρκεια συνέντευξης Τύπου στο National Press Club στην Ουάσινγκτον, D.C.
Ο Doeleman διευθύνει το έργο Event Horizon Telescope (EHT), το οποίο κατέγραψε τις επικές εικόνες. Αυτές οι τέσσερις φωτογραφίες, που παρουσιάστηκαν σήμερα σε εκδηλώσεις τύπου σε όλο τον κόσμο και σε μια σειρά δημοσιευμένων εφημερίδων, σκιαγραφούν τα περιγράμματα της μαύρης τρύπας τέρας που κρύβονται στην καρδιά του ελλειπτικού γαλαξία M87.
Οι εικόνες είναι εντυπωσιακές από μόνες τους. Αλλά ακόμη πιο σημαντικό είναι το μονοπάτι που τα νέα αποτελέσματα πιθανότατα θα φλεγμονή, ανέφεραν οι ερευνητές.
"Υπάρχει πραγματικά ένα νέο πεδίο για εξερεύνηση", δήλωσε ο Peter Galison, καθηγητής φυσικής και της ιστορίας της επιστήμης στο Χάρβαρντ, σε μια ομιλία EHT τον περασμένο μήνα στο φεστιβάλ South by Southwest (SXSW) στο Ώστιν του Τέξας. "Και αυτό τελικά είναι τόσο συναρπαστικό γι 'αυτό."
Ο Galison, ο οποίος συνέστησε τη διεπιστημονική πρωτοβουλία Black Hole (BHI) του Χάρβαρντ, συνέκρινε τον πιθανό αντίκτυπο των εικόνων με αυτό των σχεδίων που έκανε ο Άγγλος επιστήμονας Robert Hooke το 1600. Αυτές οι εικόνες έδειξαν στους ανθρώπους πώς μοιάζουν τα έντομα και τα φυτά μέσω ενός μικροσκοπίου.
"Άνοιξε έναν κόσμο", είπε ο Galison για το έργο του Hooke.
Ένα τηλεσκόπιο στο μέγεθος της Γης
Το EHT είναι μια κοινοπραξία περισσότερων από 200 επιστημόνων που εργάζεται για περίπου δύο δεκαετίες. Είναι μια πραγματικά διεθνής προσπάθεια. χρηματοδότηση με την πάροδο των ετών προέρχεται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ και από πολλούς άλλους οργανισμούς σε χώρες σε όλο τον κόσμο.
Το έργο παίρνει το όνομά του από το φημισμένο σημείο της μαύρης τρύπας χωρίς επιστροφή - το όριο πέρα από το οποίο τίποτα, ούτε καν φως, δεν μπορεί να ξεφύγει από τα βαρυτικά συμπλέγματα του αντικειμένου.
"Ο ορίζοντας των εκδηλώσεων είναι ο απόλυτος τοίχος της φυλακής", δήλωσε στο Space.com ο ιδρυτικός διευθυντής της BHI, Avi Loeb, πρόεδρος του τμήματος αστρονομίας του Χάρβαρντ. (Ο Loeb δεν ανήκει στην ομάδα του EHT.) "Μόλις μπείτε, δεν μπορείτε ποτέ να βγείτε."
Είναι επομένως αδύνατο να φωτογραφίσετε το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας, εκτός αν κατά κάποιον τρόπο καταφέρετε να μπείτε εκεί. (Φυσικά εσείς και οι φωτογραφίες σας δεν θα μπορούσατε να επιστρέψετε στον έξω κόσμο.)
Έτσι, το EHT απεικονίζει τον ορίζοντα του συμβάντος, χαρτογραφώντας τη σκοτεινή σιλουέτα της μαύρης τρύπας. (Ο δίσκος αερίου που κινείται γρήγορα και περιστρέφεται μέσα σε μαύρες τρύπες εκπέμπει πολλή ακτινοβολία, έτσι τέτοιες σιλουέτες ξεχωρίζουν.)
«Ψάχνουμε για την απώλεια φωτονίων», δήλωσε στο Space.com, μέλος του επιστημονικού συμβουλίου του EHT, Dan Marrone, αναπληρωτής καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
Το έργο εξετάζει δύο μαύρες τρύπες - το μεγαθήριο M87, το οποίο φιλοξενεί περίπου 6,5 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου της Γης και την κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία μας, γνωστή ως Τοξότης Α *. Αυτό το τελευταίο αντικείμενο, ενώ εξακολουθεί να είναι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, είναι ένα ρουτ σε σύγκριση με το θηρίο του M87, που περιέχει μόλις 4,3 εκατομμύρια ηλιακές μάζες.
Και τα δύο αυτά αντικείμενα είναι σκληροί στόχοι λόγω της απέραντης απόστασης από τη Γη. Ο Τοξότης A * βρίσκεται περίπου 26.000 έτη φωτός από εμάς, και η μαύρη τρύπα του M87 απέχει 53,5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Από την πλευρά μας, ο ορίζοντας του Τοξότη Α * είναι τόσο μικρός που ισοδυναμεί με το να βλέπεις ένα πορτοκάλι στο φεγγάρι ή να μπορείς να διαβάζεις την εφημερίδα στο Λος Άντζελες ενώ κάθεσαι στη Νέα Υόρκη », δήλωσε ο Ντόλεμαν. την εκδήλωση SXSW τον περασμένο μήνα.
Κανένα τηλεσκόπιο στη Γη δεν μπορεί να κάνει αυτήν την παρατήρηση, οπότε ο Doeleman και η υπόλοιπη ομάδα του EHT έπρεπε να γίνουν δημιουργικοί. Οι ερευνητές έχουν συνδέσει ραδιοτηλεσκόπια σε Αριζόνα, Ισπανία, Μεξικό, Ανταρκτική και άλλα μέρη σε όλο τον κόσμο, σχηματίζοντας ένα εικονικό όργανο με το μέγεθος της Γης.
Τόσα δεδομένα
Η ομάδα του EHT χρησιμοποίησε αυτό το megascope για να μελετήσει τις δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες για δύο εβδομάδες μέχρι σήμερα - μία φορά τον Απρίλιο του 2017 και ξανά τον επόμενο χρόνο. Οι νέες εικόνες προέρχονται από την πρώτη παρατήρηση.
Υπάρχουν καλοί λόγοι για τους οποίους χρειάζονται δύο χρόνια για να βγει το πρώτο αποτέλεσμα του έργου. Για ένα πράγμα, κάθε βράδυ της παρατήρησης δημιούργησε περίπου 1 petabyte δεδομένων, με αποτέλεσμα μια τέτοια ανάσυρση που η ομάδα πρέπει να μεταφέρει τις πληροφορίες της από μέρος σε θέση για να τοποθετήσει τον ντεμοντέ τρόπο.
"Δεν υπάρχει τρόπος να μεταφέρουμε αυτά τα δεδομένα μέσω του Διαδικτύου", δήλωσε ο επιστήμονας του έργου EHT Δημήτριος Ψάλτης, καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. "Έτσι, αυτό που πραγματικά κάνουμε είναι, παίρνουμε τους σκληρούς δίσκους μας και τους FedEx από τόπο σε τόπο. Αυτό είναι πολύ πιο γρήγορο από οποιοδήποτε καλώδιο που μπορείτε να βρείτε ποτέ."
Αυτό επιβραδύνει και περιπλέκει την ανάλυση, φυσικά. Τα δεδομένα από το πεδίο εφαρμογής του EHT κοντά στο Νότιο Πόλο, για παράδειγμα, δεν μπορούσαν να κατεβούν από την Ανταρκτική μέχρι τον Δεκέμβριο του 2017, όταν ήταν αρκετά ζεστό για να εισέλθουν και να βγουν αεροπλάνα, δήλωσε ο Marrone.
Η συσχέτιση και βαθμονόμηση των δεδομένων ήταν επίσης δύσκολη, πρόσθεσε. Και η ομάδα φρόντισε πολύ για αυτό το έργο, δεδομένης της σημαντικής φύσης του εύρους.
"Εάν πρόκειται να έρθετε με μεγάλο ισχυρισμό απεικόνισης μιας μαύρης τρύπας, πρέπει να έχετε μεγάλα αποδεικτικά στοιχεία, πολύ ισχυρά στοιχεία", δήλωσε ο Doeleman στην εκδήλωση SXSW (η οποία χρησίμευσε ως εξηγητής της προσπάθειας του EHT αλλά δεν ανακοίνωσε τυχόν αποτελέσματα).
"Και στο πρόγραμμά μας, συχνά πιστεύουμε ότι άνθρωποι όπως ο [Άλμπερτ] Αϊνστάιν, ο [Άρθουρ] Έντινγκτον [και ο Καρλ] Σβαρτστσιλντ κοιτάζουν πάνω από τους ώμους μας", πρόσθεσε, αναφερόμενος σε φυσικούς που βοήθησαν να κατανοήσουμε τις μαύρες τρύπες. "Και όταν έχετε φωτιστικά που ελέγχουν ουσιαστικά την εργασία σας, θέλετε πραγματικά να το κάνετε σωστά."
Τι σημαίνει όλα αυτά
Το έργο EHT έχει δύο κύριους στόχους, είπε ο Ψάλτης: να φανταστεί κανείς έναν ορίζοντα γεγονότων για πρώτη φορά και να καθορίσει εάν η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν χρειάζεται αναθεωρήσεις.
Πριν έρθει ο Αϊνστάιν, η βαρύτητα θεωρείται γενικά ως μια μυστηριώδης δύναμη σε απόσταση. Αλλά η γενική σχετικότητα το περιγράφει ως στρέβλωση του χωροχρόνου: Τα τεράστια αντικείμενα όπως οι πλανήτες, τα αστέρια και οι μαύρες τρύπες δημιουργούν ένα είδος χαλάρωσης στο χωροχρόνο, όπως θα έκανε μια μπάλα μπόουλινγκ εάν τοποθετηθεί σε ένα τραμπολίνο. Τα κοντινά αντικείμενα ακολουθούν αυτήν την καμπύλη και διοχετεύονται προς την κεντρική μάζα.
Η γενική σχετικότητα έχει διατηρηθεί απίστευτα κατά τη διάρκεια του αιώνα από την εισαγωγή της, περνώντας κάθε δοκιμή που οι επιστήμονες έκαναν σε αυτήν. Αλλά οι παρατηρήσεις του EHT παρέχουν μια άλλη δοκιμή, σε ένα ακραίο βασίλειο όπου οι προβλέψεις μπορεί να μην ταιριάζουν με την πραγματικότητα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν το αναμενόμενο μέγεθος και το σχήμα ενός ορίζοντα συμβάντος χρησιμοποιώντας τη γενική σχετικότητα, εξήγησε ο Ψάλτης.
Εάν η παρατηρούμενη σιλουέτα ταιριάζει με τις προσομοιώσεις που βασίζονται στη θεωρία, "τότε ο Αϊνστάιν ήταν 100% σωστός", είπε ο Ψάλτης. "Εάν η απάντηση είναι όχι, τότε πρέπει να τροποποιήσουμε τη θεωρία του για να την κάνουμε να λειτουργεί με πειράματα. Έτσι πηγαίνει η επιστήμη."
Και μάθαμε σήμερα ότι δεν απαιτούνται τροποποιήσεις, τουλάχιστον αυτή τη στιγμή: οι παρατηρήσεις του EHT M87 είναι σύμφωνες με τη γενική σχετικότητα, ανέφεραν τα μέλη της ομάδας. Δηλαδή, ο ορίζοντας συμβάντων είναι σχεδόν κυκλικός και έχει το "σωστό" μέγεθος για μια μαύρη τρύπα αυτής της τεράστιας μάζας.
"Πρέπει να ομολογήσω, ήμουν λίγο έκπληκτος που ταιριάζει τόσο πολύ με τις προβλέψεις που είχαμε κάνει", δήλωσε στο μέλος του πανεπιστημίου του Waterloo και στο Ινστιτούτο Περιμετρικής Θεωρητικής Φυσικής του EHT, Avery Broderick. .
Φυσικά, αυτή η επίγευση είναι ζωτικής σημασίας για την επιστημονική διαδικασία. Πράγματι, η παροχή καλύτερων πληροφοριών για την τροφοδοσία θεωριών και προσομοιώσεων πιθανότατα θα είναι μια από τις μεγαλύτερες συνεισφορές του EHT, δήλωσε ο Loeb.
«Η φυσική είναι ένας διάλογος με τη φύση», είπε. "Δοκιμάζουμε τις ιδέες μας συγκρίνοντάς τις με πειράματα. Τα πειραματικά δεδομένα είναι ζωτικής σημασίας."
Τα νέα αποτελέσματα θα πρέπει επίσης να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αποκτήσουν καλύτερη συμπεριφορά στις μαύρες τρύπες, είπε και άλλοι ερευνητές. Για παράδειγμα, οι εικόνες του EHT πιθανότατα θα λάμψουν σημαντικό φως στο πώς το αέριο περιστρέφεται στο πλέγμα μιας μαύρης τρύπας. Αυτή η διαδικασία συσσώρευσης, η οποία μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ισχυρών πίδακες ακτινοβολίας, είναι ελάχιστα κατανοητή, δήλωσε ο Loeb.
Επιπλέον, το σχήμα ενός ορίζοντα γεγονότων μπορεί να αποκαλύψει εάν περιστρέφεται μια μαύρη τρύπα, δήλωσε η Fiona Harrison του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, κύριος ερευνητής της μελέτης της μαύρης τρύπας της NASA. Πυρηνική φασματοσκοπική σειρά τηλεσκοπίων (NuSTAR) αποστολή.
«Έχουμε συμπεράνει εμμέσως το γύρισμα των μαύρων τρυπών», δήλωσε ο Harrison, ο οποίος δεν είναι μέλος της ομάδας του EHT. Οι εικόνες του EHT παρέχουν "ένα άμεσο τεστ, το οποίο είναι πολύ συναρπαστικό", πρόσθεσε.
Τα στοιχεία της EHT αποκάλυψαν ότι η μαύρη τρύπα M87 περιστρέφεται δεξιόστροφα, σύμφωνα με μέλη της ομάδας σήμερα.
Το έργο θα πρέπει επίσης να δείξει πώς κατανέμεται η ύλη γύρω από μια μαύρη τρύπα και οι παρατηρήσεις του EHT θα μπορούσαν τελικά να διδάξουν στους αστρονόμους πολλά για το πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες διαμορφώνουν την εξέλιξη των γαλαξιών-ξενιστών τους σε μακροχρόνιες κλίμακες, δήλωσε ο Χάρισον.
Τα αποτελέσματα του EHT ταιριάζουν επίσης καλά με τα αποτελέσματα του Παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων ιντερφερόμετρου λέιζερ (LIGO), το οποίο έχει εντοπίσει τους κυματισμούς χωροχρόνου που δημιουργούνται από συγχωνεύσεις που περιλαμβάνουν μαύρες τρύπες μόλις μερικές δεκάδες φορές πιο μαζικές από τον ήλιο.
"Παρά το ότι ποικίλλει σε έναν παράγοντα δισεκατομμυρίων μάζας, οι γνωστές μαύρες τρύπες είναι όλες συνεπείς με μία μόνο περιγραφή", δήλωσε ο Broderick σήμερα. "Οι μαύρες τρύπες μεγάλες και μικρές είναι ανάλογες με σημαντικούς τρόπους. Αυτό που μαθαίνουμε από τον ένα [τύπο] ισχύει απαραίτητα για τον άλλο."
Και σε περίπτωση που αναρωτιέστε για τον Τοξότη A *: Η ομάδα του EHT ελπίζει να πάρει σύντομα εικόνες αυτής της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας, είπε σήμερα ο Doeleman. Οι ερευνητές εξέτασαν πρώτα το M87 και είναι λίγο πιο εύκολο να επιλυθούν από τον Τοξότη Α * επειδή είναι λιγότερο μεταβλητό σε σύντομα χρονικά διαστήματα, εξήγησε.
Μια νέα προοπτική;
Στη συνέχεια, υπάρχει η ευρύτερη έκκληση των πρόσφατα απελευθερωμένων εικόνων - πώς μιλάει σε όσους από εμάς δεν είμαστε αστροφυσικοί.
Οι συνεισφορές σε αυτήν την αρένα θα μπορούσαν να είναι σημαντικές, ανέφεραν τα μέλη της ομάδας EHT και εξωτερικοί επιστήμονες. Οι φωτογραφίες μπορούν να αλλάξουν τον τρόπο που σκεφτόμαστε τον εαυτό μας και τη θέση μας στο σύμπαν, σημείωσε ο Marrone, επικαλούμενος τη διάσημη φωτογραφία "Earthrise" που τραβήχτηκε από τον αστροναύτη Apollo 8, Bill Anders, τον Δεκέμβριο του 1968. Αυτή η εικόνα, που έδωσε στις μάζες μια ματιά του πλανήτη μας ως Είναι πραγματικά - ένα μοναχικό φυλάκιο της ζωής σε μια απέραντη θάλασσα σκοταδιού - θεωρείται ευρέως ότι βοηθά στην τόνωση του περιβαλλοντικού κινήματος.
Βλέποντας μια πραγματική μαύρη τρύπα - ή τη σιλουέτα της, ούτως ή άλλως - "είναι η ουσία της επιστημονικής φαντασίας", δήλωσε ο Χάρισον. Και έχουμε δει μόνο τις πρώτες φωτογραφίες του έργου, πρόσθεσε: "Θα βελτιωθούν μόνο."
- Οι αστρονόμοι θα παρακολουθήσουν μια μαύρη τρύπα για πρώτη φορά με το τηλεσκόπιο Event Horizon
- Αυτή η τεράστια μαύρη τρύπα περιστρέφεται στη μισή ταχύτητα του φωτός!
- 8 Μυστήρια μπερδεμένης Αστρονομίας
Το βιβλίο του Mike Wall για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής, "Εκεί έξω"(Grand Central Publishing, 2018; εικονογραφημένο από Karl Tate), είναι έξω τώρα. Ακολουθήστε τον στο Twitter @michaeldwall. Ακολουθήστε μας στο Twitter @Spacedotcom ή Facebook.
