Et næsten ufatteligt enormt sort hul er beliggende i hjertet af Mælkevejen. Men selvfølgelig har ingen nogensinde set en sådan (slags mere om det senere): Det hele er baseret på andre beviser end direkte observation.
Melkevejenes SMBH kaldes Skytten A * (Sgr. A *) og den er omkring 4 millioner gange mere massiv end Solen. Forskere ved, at det er der, fordi vi kan se den effekt, det har på stof, der kommer for tæt på det. Nu har vi en af vores bedste visninger endnu af Sgr. A * takket være et team af forskere, der bruger en teknik kaldet interferometri.
Som Sgr. A * 's kraftige tyngdekraft trækker gas og støv mod det, gas og støv hvirvler rundt om hullet. En enorm mængde energi udstråles på en eller anden måde, som astronomer kan se. Men astronomer er ikke helt sikre på, hvad der frigiver denne energi. Kommer det fra det virvlende materiale? Eller kommer det fra stråler af materiale, der skyder væk fra hullet?
"Strålingskilden fra Sgr A * er blevet drøftet i årtier."
Michael Johnson fra Center for Astrophysics | Harvard og Smithsonian (CfA)
”Kilden til stråling fra Sgr A * er blevet drøftet i årtier,” siger Michael Johnson fra Center for Astrophysics | Harvard og Smithsonian (CfA). ”Nogle modeller forudsiger, at strålingen kommer fra disken med materiale, der sluges af det sorte hul, mens andre tilskriver det en stråle af materiale, der skyder væk fra det sorte hul. Uden en skarpere visning af det sorte hul kan vi ikke udelukke nogen af mulighederne. ”
Så forståelse af sorte huller betyder, at astronomer er nødt til at se tydeligere ind i hullets region. Men begivenheder hos Sgr. A * er skjult af klumpede skyer med elektroner mellem os og midten af galaksen. Og disse skyer sløres og forvrænger vores syn på det sorte hul.
Det er lykkedes med et team af astronomer at kigge gennem disse elektronskyer for at se mere klart, hvad der foregår på Sgr. EN*. Holdet ledes af
Radboud Universitets ph.d.-studerende Sara Issaoun og for at se ind i Sgr. A * 's kvarter, de stole på en teknik kaldet Very Long Baseline Interferometry (VLBI).
Resultatet? Et af vores klareste billeder endnu af, hvad der foregår i vores galakas supermassive sorte hul.
Interferometri er teknikken til at udnytte flere teleskoper sammen for at afbilde et fjernt objekt mere effektivt. Jo længere bortset fra 'omfanget er, jo længere er basislinjen, og jo større er den effektive blænde. Med VLBI, der bruges i denne forskning, spænder de enkelte teleskoper over hele kloden og skaber en enorm slags virtuelt teleskop.
Men der har været andre interferometre, og de så ikke Sgr. A * dette klart. Holdet bag denne undersøgelse gjorde et andet fremskridt inden for interferometri. De udstyrede den kraftfulde ALMA (Atacama Large Millimeter Array) i Chile med ny elektronik, kaldet et fasesystem. Det gjorde det muligt for ALMA, der allerede er et interferometer, at slutte sig til et netværk af 12 andre teleskoper kaldet GMVA (Global 3mm VLBI Array). Som navnet siger, er GMVA allerede et meget langt baseline-interferometer. Så at deltage i GMVA med ALMA skaber en slags Super VLBI.
”… Vi ser på dette udyr fra et meget specielt udsigtspunkt.”
Heino Falcke, professor i radioastronomi ved Radboud University.
”ALMA i sig selv er en samling af mere end 50 radioretter. Magien med det nye ALMA Phasing System er at lade alle disse skåle fungere som et enkelt teleskop, som har følsomheden af en enkelt skål, der er mere end 75 meter over. Denne følsomhed, og dens placering højt i Andesbjerge, gør den perfekt til denne Sgr A * -undersøgelse, ”siger Shep Doeleman fra CfA, der var hovedundersøgelsesleder for ALMA Phasing Project.
”Gennembrudet i billedkvalitet kom fra to faktorer,” forklarer Lindy Blackburn, radioastronom ved CfA. "Ved at observere ved høje frekvenser var billedkorruptionen fra det interstellære materiale mindre markant, og ved at tilføje ALMA fordoblede vi vores instruments opløsningsstyrke."
Så hvad har forskere lært af denne innovation? Hvordan har disse overlegne billeder hjulpet dem med at forstå vores supermassive sorte hul, Sgr. EN*?
De nye billeder viser, at strålingen fra Sgr A * har en symmetrisk morfologi og er mindre end forventet - den strækker sig kun over 300 millioner. ”Dette kan indikere, at radioemissionen er produceret i en disk med infalling gas snarere end af en radiojet,” forklarer Issaoun, der testede computersimuleringer mod billederne. ”Det ville dog gøre Sgr A * til en undtagelse sammenlignet med andre radioafgivende sorte huller. Alternativet kan være, at radiojet peger næsten direkte på os. ”
Der er en masse debat omkring energien, der udstråles af Sgr. A *, og hvad enten det drejer sig om hvirvlende, opvarmet materiale i tiltrædelsesskiven eller fra stråler af materiale rettet væk fra hullet. Det afhænger muligvis af vores udsigtspunkt.
Issaouns vejleder er Heino Falcke, professor i radioastronomi ved Radboud University. Falcke var overrasket over dette resultat, og sidste år ville Falcke have betragtet denne nye jetmodel som umulig. Men for nylig kom et andet sæt forskere til en lignende konklusion ved hjælp af ESOs Very Large Telescope Interferometer of optiske teleskoper og en uafhængig teknik. "Måske er det trods alt sandt," konkluderer Falcke, "og vi ser på dette udyr fra et meget specielt udsigtspunkt."
Astronomer er ikke færdige med Sgr. A * endnu. De planlægger at få et bedre og bedre udseende på det supermassive sorte hul. ”De første observationer af Sgr A * ved 86 GHz er fra 26 år siden med kun en håndfuld teleskoper. I årenes løb er kvaliteten af dataene forbedret støt, efterhånden som flere teleskoper slutter sig til, ”siger J. Anton Zensus, direktør for Max Planck-instituttet for radioastronomi.
Næste op er Event Horizon Telescope.
EHT er et internationalt samarbejde designet til at undersøge de umiddelbare omgivelser i et sort hul. Det er ikke et teleskop, men snarere et sammenkoblet radioteleskop over hele kloden, der alle arbejder sammen ved hjælp af interferometri. Ved at måle den elektromagnetiske energi fra området omkring det sorte hul med flere radioskåle flere steder, kan nogle af kildens egenskaber udledes.
Astronomer tilbragte en periode på fire år ved at bruge EHT til at studere supermassivt sort hul Sgr. Den periode sluttede i april 2017, men et team på 200 videnskabsfolk og ingeniører arbejder stadig på dataene. Indtil videre har de kun frigivet et computermodelbillede af, hvad de håber at se.
Michael Johnson er optimistisk. ”Hvis ALMA har den samme succes med at tilslutte sig Event Horizon Telescope på endnu højere frekvenser, viser disse nye resultater, at interstellar spredning ikke vil forhindre os i at kigge helt ned til begivenhedshorisonten for det sorte hul.”
Holdets resultater blev offentliggjort i Astrophysical Journal.
Kilder:
- Pressemeddelelse: Løftning af sløret på det sorte hul i hjertet af vores galakse
- Forskningsartikel: Størrelse, form og spredning af Skytten A * ved 86 GHz: Første VLBI med ALMA
- Space Magazine: Her ser de første billeder fra Event Horizon Might ud
- Wikipediaindgang: Skytten A *
- ALMA Observatorium
