Et internationalt team af radioastronomer annoncerede i dag (10. april) det første nærbillede af et sort hul.
Det er et supermassivt sort hul midt i galaksen Jomfru A (også kaldet Messier 87 eller M87), og det er så stort - så bredt som vores hele solsystem - at selv 53 millioner lysår væk ser det lige så stort ud på himlen som Skytten A *, det mindre, men stadig ret supermassive sorte hul i midten af vores egen galakse. Denne meddelelse er det første resultat fra en indsats, der begyndte i april 2017, der involverede hvert større radioteleskop på Jorden - kaldet samlet Event Horizon Telescope.
Så hvis disse genstande er så enorme, og teleskopene allerede var derude, hvorfor klarede videnskabsmændene, hvordan de først skulle få billedet til dem? Og når de først regnede ud af det, hvorfor tog det to år at fremstille et billede?
For blot at besvare det første spørgsmål: Sorte huller i denne størrelse er meget sjældne. Hver stor galakse menes at have bare en i sit centrum. De er typisk ret mørke, indhyllede i skyer af tæt stof og stjerner. Og selv den nærmeste, i vores egen galakse, er 26.000 lysår fra Jorden.
Men det nye billede afslører ikke det første lys, mennesker har fundet fra et sort hul. (Og billedet er ikke lavet af lys, som vi typisk forestiller os det; de elektromagnetiske bølger, som teleskopet opdagede, er meget lange radiobølger. Hvis du var tættere på det sorte hul, ville du dog også se en skygge af synligt lys.)
Så langt tilbage som i 1931 bemærkede fysikeren Karl Jansky ifølge Armagh Observatory og Planetarium, at der var et lyspunkt med radiobølgelængdeaktivitet i hjertet af Mælkevejen. Fysikere har nu kraftigt mistanke om, at dette punkt er et supermassivt sort hul. Siden denne opdagelse har fysikere længe opdaget andre sorte huller ved deres radiosignaturer.
Det, der er nyt her, er, at Event Horizons Telescope afbildede den skygge, som det sorte hul skaber mod det omgivende, glødende stof af objektets akkretionsskive (den varme stof falder hurtigt mod det sorte huls begivenhedshorisont). Det er spændende for fysikere, fordi det bekræfter nogle vigtige ideer om, hvordan den skygge skal se ud, hvilket igen bekræfter, hvad forskere allerede troede om sorte huller.
For at forestille skyggen måtte astrofysikere opdage disse radiobølger i en hidtil uset detalje. Intet eneste radioteleskop kunne gøre det. Men fysikere regnede ud med, hvordan man netværk dem alle rundt omkring på Jorden sammen for at fungere som et kæmpe teleskop, som Sheperd Doeleman, en Harvard University-astrofysiker og direktør for Event Horizon Telescope, sagde på en National Science Foundation nyhedskonference.
Hvert radioteleskop fangede en enorm mængde indgående radiofotoner, men med intetsteds nær nok detaljer til at få øje på skyggen af det sorte hul omgivet af dens akkretionsskive. Men hvert teleskops perspektiv på billedet var lidt anderledes. Så forskerne kombinerede omhyggeligt de lidt forskellige datasæt og sammenlignede ved hjælp af atomur, da radiofotonerne ankom til de forskellige instrumenter. På denne måde var fysikerne i stand til at drille ud det sorte huls signal fra masser af støj.
Teleskopene indsamlede de faktiske data, der blev brugt til at fremstille billedet i løbet af kun tre dage i april 2017. Dette beløb sig til over 5 petabyte i alt, omtrent lige så meget information som hele Library of Congress. Det blev gemt på en enorm samling af harddiske, der tilsammen blev målt i ton, sagde Dan Marrone, en astrofysiker og en af samarbejdspartnerne til projektet, på nyhedskonferencen.
Det var så meget data, at det var temmelig umuligt at sende dem over internettet, sagde han. I stedet samlet fysikerne informationerne alle på ét sted ved fysisk at sende harddiskerne.
Forskere brugte det næste år ved at bruge computere til at forfine og fortolke disse data, indtil dette billede opstod, sagde Marrone. De tilbragte året efter at kontrollere deres resultater og skrive papirer. Vand i atmosfæren, omstrejfende radiofotoner fra andre kilder og endda små fejl i teleskopdataene alt sammen sammensværgede for at blande dataene sammen. Det meste af projektets arbejde bestod derfor af omhyggelig matematik til at redegøre for alle disse fejl og støj i dataene, idet arbejdet langsomt afslørede billedet gemt bag disse problemer.
Så i en vis henseende, at tage et foto af et sort hul sker temmelig hurtigt. Det udvikler det, der tager meget lang tid.
