Event Horizon Telescope, et planetskala-array af otte jordbaserede radioteleskoper smedt gennem internationalt samarbejde, fangede dette billede af det supermassive sorte hul og dens skygge, der er i midten af galaksen M87.
(Billede: © EHT-samarbejde)
Det Event Horizon Telescope projektet hviler ikke på laurbærene.
I april 2019 afslørede EHT-samarbejdet første billede af et sort hul, der fangede betemoth i hjertet af galaksen M87. Projektet havde arbejdet i det øjeblik i to årtier, men afsløringen markerede ikke et højdepunkt eller en kulmination. Det var snarere et vendepunkt, åbningen af et vindue mod endnu mere spændende opdagelser, sagde teammedlemmer.
"Vi ser tilbage på disse 20 år fra nu - ved du, vi drikker alle paraplydrinker et eller andet sted - og jeg tror, vi vil genkende M87-billedet som bare begyndelsen," grundlagde EHT-direktør Shep Doeleman, en astronom ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Massachusetts, fortalte journalister den 10. april under en webcast-begivenhed, der fejrede et års jubilæum for fotoets afsløring.
"Det vil virkelig være bare begyndelsen," tilføjede Doeleman. "Jeg tror, at opdagelsen vil fortsætte med at rulle videre."
Store sorte hulambitioner
Det næste store øjeblik kunne involvere vores egen Mælkevejsgalakse supermassiv sort hul, der er kort kendt som Skytten A * eller Sgr A *. EHT-teamet har observeret Sgr A *, men har endnu ikke været i stand til at generere et billede fra dataene.
At fotografere et sort hul er meget mere involveret end bare at pege og skyde. EHT kombinerer data fra otte radioteleskoper rundt om i verden, som er knyttet til dannelse af et virtuelt megaskop på størrelse med Jorden. Holdet udtænker algoritmer for at give mening om al denne information og integrerer dem til at generere et billede, der viser det sorte huls begivenhedshorisont - "punktet uden tilbagevenden", som intet, ikke engang lys, kan undslippe. (Det er umuligt at fotografere et interiør i et sort hul, medmindre du selv er der, hvilket ikke anbefales.)
Sådant arbejde er omhyggeligt og tidskrævende; for eksempel blev M87-dataene, der muliggjorde sidste års billede, samlet i 2017. Og Sgr A * er stadig et hårdere mål, selvom det er meget tættere på os (26.000 lysår mod 55 millioner lysår for M87). Sgr A * er et relativt let supermassivt sort hul, der har massen af "kun" 4,3 millioner solskin, og arbejder derfor på kortere tidsskalaer end M87-monsteret på 6,5 milliarder solmasse.
"En af udfordringerne for Skytten A * er, at det udvikler sig så hurtigt i løbet af en aften," sagde Doeleman. "Så vi udvikler nye algoritmer, der specifikt kan adressere det for at tilføje en tidsvariabilitet til modelleringen. Det tager bare mere tid."
Tilføjelse af Sgr A * til fotoalbumet er en høj prioritet for medlemmer af EHT-teamet, delvis fordi de er ivrige efter at se et objekt så anderledes end M87s supermassive sorte hul. Men projektets ambitioner slutter ikke der. Samarbejdet planlægger at fordoble antallet af bestående EHT-teleskoper og skabe en "næste generation af EHT", der vil skubbe opdagelsen til det næste niveau.
Det ændrede megascope "vil give os endnu skarpere synspunkter og lade os lave de første film af sorte huller," sagde Doeleman.
Den næste generation af EHT vil bringe endnu flere sorte huller inden for rækkevidde for forskerne. Og det kunne endda gøre det muligt for teamet at zoome ind på et sorte huls "fotonring", en bisarr struktur, der ser ud til at indeholde en uendelig, informationspakke sekvens af subrings. Sådanne dybdegående observationer ville "tillade ultrapræcise test af Einsteins teorier og endda ekstraktion af spin," sagde Doeleman.
Det ville virkelig være en stor aftale. "Supermassive sorte huller er elementære genstande, der kun er beskrevet af deres størrelse og rotation," sagde EHT-teammedlem Michael Johnson, også fra CfA, under arrangementet den 10. april. EHT-observationer tillader allerede videnskabsmænd at spikse massen ned, så ved at få spin også så ville forskere virkelig kunne få varerne på disse let skrøbelige monstre.
Den næste generation af EHT vil også give andre fordele, sagde Doeleman og Johnson. For eksempel skal det opgraderede partnerskab give mulighed for, at samarbejdet får en meget bedre forståelse af sorte hulstråler, bjælker af partikler, som behemoths sprænger ud med næsten lysets hastighed.
Samarbejdet har allerede sikret finansiering fra U.S. National Science Foundation for at få bolden til at rulle på den næste generelle EHT. Målet er at få et endeligt design på plads inden for tre eller fire år og have alt i gang inden udgangen af tiåret, sagde Doeleman. (Nye retter er ikke den eneste måde at øge EHT på. Måde. Opløsning kan også forbedres ved at observere mål i flere elektromagnetiske frekvenser, sagde Doeleman og Johnson.)
EHT kunne få endnu et løft efter det. At udvide megascopens rækkevidde ud i rummet ville øge dens resolutionsstyrke i høj grad, og teamet undersøger måder at gøre netop dette. Samarbejdet undersøger muligheden for at inkorporere allerede eksisterende pladsaktiver samt montere nye, dedikerede missioner, sagde Johnson.
At tilføje endda et enkelt instrument i en geosynkron bane, mere end 22.000 mil (35.400 kilometer) over vores planet, ville gøre en forskel. "Og så, når du kommer ud til månen - Det er her, jeg tror, vi virkelig ville se på helt ny videnskab, ”sagde Johnson til Space.com i sidste måned, da EHT-teamet annoncerede dens fotonring resultater. (Denne afstand ville være ca. 10 gange længere; månen er i gennemsnit 238.855 miles, eller 384.400 km, fra Jorden.)
En ujævn vej
Coronavirus-pandemien har gjort vejen mod fremtidige EHT-opdagelser stødigere end det normalt ville have været: Projektets 2020-observationskampagne blev afbrudt fordi flere af de deltagende anvendelsesområder lukker af sundhedsmæssige og sikkerhedsmæssige årsager. (Projektet samler data kun en gang om året i et vindue i marts og april, når vejret har tendens til at være godt på alle dets vidtgående observationssteder.)
Annulleringen var det rigtige skridt, sagde Doeleman. Men det var "hjerteskærende", tilføjede han, især fordi dette års observationer ville have inkluderet førstegangsbidrag fra instrumenter i Grønland, Arizona og de franske alper. Så ville 2020-kampagnen have vist en udvidet og mere kraftfuld EHT med 11 anvendelsesområder.
Men holdet kan stadig foretage en masse dataanalyse og begynde at lægge grundlaget for næste års observationer, understregede Doeleman. Så ånden blandt forskerne er langt fra ødelagt.
"På tværs af samarbejdet nu er der ikke en tone af fortvivlelse; jeg tror, vi er slags forenet af lidelsen," sagde Johnson.
”Det sorte hulopløsning blev afledt af Karl Schwarzschild i skyttegravene under første verdenskrig,” sagde han og henviste til den tyske fysiker, der kom med den første nøjagtige løsning på Einsteins generelle relativitetsligninger. "Så videnskaben fortsætter, og jeg tror, at den har en vigtig rolle, selv midt i disse udfordringer."
- Dette enorme sorte hul roterer med halv lysets hastighed!
- Event Horizon Telescope team vinder $ 3 millioner gennembrudspris for episke sorte hulbilleder
- 8 forbløffende astronomimysterier
