Οι αστρονόμοι ενορχήστρωσαν τα τηλεσκόπια ραδιοφωνικών πιάτων σε όλο τον κόσμο σε μια εικονική κάμερα μεγέθους Γης για ένα τολμηρό νέο πείραμα που προσπαθεί να προσφέρει την πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας. Η συνεργασία με τηλεσκόπιο έχει οριστεί κάντε μια μεγάλη ανακοίνωση αποτελεσμάτων αυτήν την εβδομάδα, και τα μέλη περιέγραψαν επίσης την ερευνητική τους προσέγγιση σε μια ομιλία τον Μάρτιο.
Οι μαύρες τρύπες είναι ακραίες στρεβλώσεις στο χωροχρόνο που είναι τόσο δυνατές, η τεράστια βαρύτητά τους δεν αφήνει ούτε το φως να διαφύγει μόλις φτάσει αρκετά κοντά.
Η ιδέα των αστρονόμων είναι φωτογραφίστε την κυκλική αδιαφανή σιλουέτα μιας μαύρης τρύπας ρίχνει σε φωτεινό φόντο. Η άκρη της σκιάς είναι ο ορίζοντας γεγονότων, ένα σημείο χωρίς επιστροφή μιας μαύρης τρύπας. Μια εικόνα αξίζει χίλιες λέξεις και μια φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας θα ήταν ένα σημαντικό εργαλείο για την κατανόηση της αστροφυσικής, της κοσμολογίας και του ρόλου των μαύρων τρυπών στο σύμπαν.
Εάν ένας αστροναύτης έβαλε ένα πορτοκάλι στην επιφάνεια του φεγγαριού, τα εσπεριδοειδή θα ήταν πολύ δύσκολο να τα δούμε από τη Γη. Οι μαύρες τρύπες είναι εξίσου δύσκολο να εντοπιστούν, δήλωσε ο Sheperd Doeleman, διευθυντής έργου ενός φιλόδοξου νέου έργου που ονομάζεται Event Horizon Telescope.
Ο Doeleman μοιράστηκε αυτό το ανέκδοτο με ένα κοινό σε μια ομάδα στο φεστιβάλ South by Southwest (SXSW) στο Ώστιν του Τέξας, τον περασμένο μήνα. Ο Doeleman και οι συνεργάτες του Sera Markoff, Peter Galison και Δημήτριος Ψάλτης φωτίζουν πώς λειτουργεί το έργο κατά τη διάρκεια της εκδήλωσης SXSW, "EHT: Μια πλανητική προσπάθεια να φωτογραφίσετε μια μαύρη τρύπα."
Οι μαύρες τρύπες είναι τεράστιες δομές σε σύγκριση με τους πλανήτες και τους ανθρώπους. Αλλά αυτό που μας φαίνεται μεγάλο, είναι, σε γαλαξιακή κλίμακα, εφηβικό-μικροσκοπικό. Έτσι, η φωτογράφηση του ορίζοντα της μαύρης τρύπας περίπλοκη.
"Ένας από τους στόχους του EHT είναι περίπου το 10% του μεγέθους του ηλιακού μας συστήματος", δήλωσε η Sera Markoff, αστροφυσικός από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. Η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία, ονομάζεται Τοξότης Α *, είναι περίπου το μέγεθος της τροχιάς του Ερμή, πρόσθεσε ο Doeleman.
Εάν ένα διαστημόπλοιο θα μπορούσε να απομακρύνει τους αστρονόμους από τον Γαλαξία, ο οποίος είναι περίπου 50 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερος από τον Τοξότη A *, σύμφωνα με τον Markoff, τότε το να εντοπίσουμε αυτήν τη μαύρη τρύπα μεταξύ των δισεκατομμυρίων άλλων αστεριών και πλανητών στον γαλαξία θα ήταν αρκετά δύσκολο.
Για να παρατηρήσετε την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία του Γαλαξία ή για να δείτε έναν άλλο από τους στόχους του έργου - την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον πυρήνα του υπεράριθμου ελλειπτικού γαλαξία Messier 87 - η ομάδα του EHT έπρεπε να μετατρέψει τη Γη σε ένα εικονικό τηλεσκόπιο πλατφόρμα. Αυτό συμβαίνει επειδή η ισχύς ενός τηλεσκοπίου για την επίλυση εικόνων περιορίζεται στο μέγεθος του πιάτου του και με τη χρήση μιας σειράς οργάνων σε όλο τον κόσμο, η ομάδα ουσιαστικά διαλύει το πιάτο και διασκορπίζει τα κομμάτια παγκοσμίως για να κάνει ένα μεγάλο διάστημα.
Τα παρατηρητήρια ραδιοτηλεσκοπίου που συμμετείχαν στις παρατηρήσεις του EHT το 2017 ήταν το ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array in Chile, APEX (Atacama Pathfinder Experiment) στη Χιλή, IRAM 30m (Institut de RadioAstronomie Millimétrique) στην Ισπανία, LMT (Large Millimeter Telescope) στο Μεξικό. SMT (Submillimeter Telescope) στην Αριζόνα, JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) στη Χαβάη, SMA (SubMillimeter Array) στη Χαβάη και SPT (South Pole Telescope) στην Ανταρκτική.
Συντονισμένες παρατηρήσεις έγιναν επίσης στις ζώνες ακτίνων Χ και ακτίνων γάμμα.
Ο Τοξότης Α * είναι αδρανής, πράγμα που σημαίνει ότι δεν καταναλώνει ενεργά πολλά κοντινά αστέρια και αέριο, απελευθερώνοντας ακτινοβολία. Μια ενεργή μαύρη τρύπα κρύβεται μέσα στο Messier 87. Για να δείτε την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα της γειτονιάς και αυτή που στροβιλίζεται πιο μακριά, τα τηλεσκόπια πρέπει να παρατηρήσουν "ολόκληρο το εύρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, από το ραδιόφωνο έως τις ακτίνες γάμμα", δήλωσε ο Markoff.
Ο Αϊνστάιν ήταν 100% σωστός;
Στον πυρήνα του έργου, οι 200 επιστήμονες του θέλουν να απαντήσουν σε δύο ερωτήσεις, σύμφωνα με τον Ψάλτη, αστρονόμο και φυσικό στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Το πρώτο είναι απλώς εάν είναι δυνατή η φωτογράφηση μιας μαύρης τρύπας. Αλλά το δεύτερο σημαντικό πράγμα που ρωτούν είναι εάν ο Αϊνστάιν είχε 100 τοις εκατό σωστό για το πώς συμπεριφέρονται οι μαύρες τρύπες.
"Ο Αϊνστάιν μας είπε πριν από 100 χρόνια ακριβώς το μέγεθος και το σχήμα αυτής της σκιάς [μαύρης τρύπας]. Εάν μπορούσαμε να βάλουμε έναν χάρακα απέναντι από αυτήν τη σκιά, θα μπορούσαμε να δοκιμάσουμε τη θεωρία του Αϊνστάιν για το όριο της μαύρης τρύπας". Ο Ντόλεμαν είπε.
Η ομάδα ήθελε επίσης να δημιουργήσει μοντέλα που θα περιγράφουν τις μαύρες τρύπες σε διάφορες περιστάσεις, τα οποία στη συνέχεια θα συγκριθούν με τις παρατηρήσεις του EHT.
Στην εργασία που περιγράφεται στο SXSW, η ομάδα χρησιμοποίησε μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU), όπως αυτές που χρησιμοποιούνται στις αγαπημένες σας κονσόλες βιντεοπαιχνιδιών ή στον υπολογιστή σας, για να μοντελοποιήσει όλες τις υποθετικές ποικιλίες ενός περιβάλλοντος μαύρης τρύπας. Παράγουν εκατοντάδες gigabytes δεδομένων όγκου 3D για να μοντελοποιήσουν τις δυνατότητες. Ο Ψάλτης είπε ότι όλα τα φωτόνια, το πλάσμα, το αέριο και τα μαγνητικά πεδία περιγράφονται στην πρόβλεψη μιας μαύρης τρύπας.
Μόλις το αποκτήσουν, η ομάδα μπορεί να συγκρίνει μια εικόνα της σκιάς μιας μαύρης τρύπας με τα διαφορετικά σενάρια που επεξεργάζονται οι GPU προκειμένου να γίνει η πιο ρεαλιστική προσομοίωση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται μια μαύρη τρύπα, με βάση την τρέχουσα κατανόηση της φυσικής.
"Αυτό που θα μπορούσε να κάνει η εικόνα της μαύρης τρύπας για εμάς, αν μπορούμε να το πάρουμε, θα ήταν να πάρουμε κάτι που είναι το πιο ακραίο, την πιο παράξενη πρόβλεψη της γενικής σχετικότητας, ένα από τα μεγάλα επιτεύγματα του ανθρώπινου νου, [και] το συνδυάζει με τα πιο προηγμένα ηλεκτρονικά με συνεργασία πλανητικής κλίμακας με τις πιο προηγμένες στατιστικές [και] νέες τεχνικές απεικόνισης ", δήλωσε ο Galison, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. "Είναι σαν να φτιάχνεις μια νέα φωτογραφική μηχανή με ένα νέο είδος ταινίας, ένα νέο είδος φακού, να το συνδυάζεις με άλλες κάμερες, ταυτόχρονα, και αν αυτό θα μπορούσε να συμβεί, αν μπορούσαμε πραγματικά να μπαίνουμε και να δούμε ακριβώς κοντά στον ορίζοντα "
Ο Galison πρόσθεσε ότι η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας θα αποδείξει, πέρα από μια σκιά μιας αμφιβολίας - που προορίζεται - ότι υπάρχουν αυτές οι γιγαντιαίες, ισχυρές και αόριστες δομές.
- Η μυστηριώδης έκρηξη «αγελάδας» στο διάστημα μπορεί να αποκαλύψει τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας
- Αυτή η Τριπλή Προσομοίωση δείχνει πώς οι μαύρες τρύπες των τεράτων λάμπουν πριν συγκρουστούν
- Σπάνια φαίνεται αστέρι με μαύρη τρύπα μεσαίου βάρους
