Event Horizon Telescope, o serie de opt telescoape radio bazate pe sol forjate prin colaborarea internațională, a surprins această imagine a găurii negre supermasive din centrul galaxiei M87 și umbra acesteia.
(Imagine: © EHT Colaborare)
În sfârșit, găurile negre au fost târâte din umbră.
Pentru prima oară, umanitatea a fotografiat una dintre aceste fiare cosmice evazive, strălucind lumina pe un tărâm exotic în spațiu-timp, care a fost mult timp dincolo de ken-ul nostru.
„Am văzut ceea ce credeam că este de nevăzut”, a declarat astăzi (10 aprilie) Sheperd Doeleman, de la Universitatea Harvard și Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian, în cadrul unei conferințe de presă la National Press Club din Washington, D.C.
Doeleman dirijează proiectul Telescopul Orizontului Evenimentului (EHT), care a surprins imaginile epice. Aceste patru fotografii, care au fost dezvăluite astăzi în cadrul evenimentelor de presă din întreaga lume și într-o serie de lucrări publicate, conturează conturul găurii negre a monstruului care se lăuda în inima galaxiei eliptice M87.
Imaginile sunt suflante suficient de mult în sine. Dar și mai semnificativ este urmele pe care noile rezultate le vor arde probabil, au spus cercetătorii.
"Există într-adevăr un domeniu nou de explorat", a declarat Peter Galison, profesor de fizică și istorie a științei la Harvard, într-o discuție EHT luna trecută la festivalul South by Southwest (SXSW) din Austin, Texas. „Și în cele din urmă este ceea ce este atât de interesant în privința asta”.
Galison, care a co-fondat Inițiativa interdisciplinară a găurilor negre (BHI) de la Harvard, a comparat impactul potențial al imaginii cu cel al desenelor realizate de savantul englez Robert Hooke în anii 1600. Aceste ilustrații au arătat oamenilor cum arată insectele și plantele printr-un microscop.
„A deschis o lume”, a spus Galison despre opera lui Hooke.
Un telescop de dimensiunea Pământului
EHT este un consorțiu format din peste 200 de oameni de știință care a fost în lucrări de aproximativ două decenii. Este un efort cu adevărat internațional; finanțarea de-a lungul anilor a venit de la Fundația Națională a Științei din SUA și multe alte organizații din țări din întreaga lume.
Proiectul își ia numele dintr-un punct faimos al unei găuri negre de neîntoarcere - granița dincolo de care nimic, nici măcar lumină nu poate scăpa de ghearele gravitaționale ale obiectului.
"Orizontul evenimentului este zidul închisorii supreme", a declarat pentru Space.com directorul fondator al BHI, Avi Loeb, președintele departamentului de astronomie din Harvard. (Loeb nu face parte din echipa EHT.) "Odată ce ai intrat, nu poți ieși niciodată."
Prin urmare, este imposibil să fotografiezi interiorul unei găuri negre, cu excepția cazului în care reușești cumva să intri singur acolo. (Desigur, tu și imaginile voastre nu le puteți readuce în lumea exterioară.)
Deci, EHT imagineaza orizontul evenimentului, trasând silueta întunecată a găurii negre. (Discul de gaz cu mișcare rapidă care se învârte în jurul și în găurile negre emite o mulțime de radiații, astfel încât astfel de siluete ies în evidență.)
"Căutăm pierderea fotonilor", a declarat pentru Space.com membrul consiliului științific EHT, Dan Marrone, profesor asociat de astronomie la Universitatea din Arizona.
Proiectul a examinat două găuri negre - behemoth M87, care adăpostește de circa 6,5 miliarde de ori masa soarelui Pământului și propria gaură centrală a galaxiei Calea Lactee, cunoscută sub numele de Săgetătorul A *. Acest din urmă obiect, deși este încă o gaură neagră super-masivă, este un runt comparativ cu bestia M87, care conține doar 4,3 milioane de mase solare.
Ambele obiecte sunt ținte dure din cauza distanței lor imense de Pământ. Săgetătorul A * se află la aproximativ 26.000 de ani-lumină de noi, iar gaura neagră a lui M87 este la 53,5 milioane de ani lumină.
Din perspectiva noastră, Sagetatorul A * 's orizont de eveniment "este atât de mic încât este echivalentul de a vedea o portocalie pe Lună sau de a putea citi ziarul din Los Angeles în timp ce stai în New York", a spus Doeleman în timpul evenimentul SXSW luna trecută.
Niciun telescop de pe Pământ nu poate face această observație, așa că Doeleman și restul echipei EHT au trebuit să devină creativi. Cercetătorii au conectat radiotelescoape în Arizona, Spania, Mexic, Antarctica și alte locuri din întreaga lume, formând un instrument virtual de dimensiunea Pământului.
Atâtea date
Echipa EHT a folosit acest megascop pentru a studia cele două găuri negre supermasive pentru două întinderi de săptămână până în prezent - o dată în aprilie 2017 și din nou în anul următor. Noile imagini provin de la prima execuție.
Există motive întemeiate pentru care a trecut primul rezultat al proiectului. Pentru un lucru, în fiecare seară de observare a fost generată aproximativ 1 petabyte de date, ceea ce a dus la un astfel de transport, încât echipa trebuie să-și mute informațiile din loc în loc în mod vechi.
"Nu există nicio modalitate prin care să putem transfera aceste date pe internet", a spus omul de știință al proiectului EHT, Dimitrios Psaltis, profesor de astronomie la Universitatea din Arizona, la evenimentul SXSW. „Deci, ceea ce facem de fapt este, ne luăm hard disk-urile și le fedexăm din loc în loc. Acest lucru este mult mai rapid decât orice cablu pe care îl puteți găsi vreodată”.
Acest lucru încetinește și complică analiza, desigur. Datele din domeniul EHT din apropierea Polului Sud, de exemplu, nu au putut coborî din Antarctica decât în decembrie 2017, când era suficient de cald ca avioanele să intre și să iasă, a spus Marrone.
Corelarea și calibrarea datelor au fost de asemenea complicate, a adăugat el. Și echipa a avut mare grijă cu această lucrare, având în vedere natura de moment a descoperirii.
„Dacă veți veni cu o mare pretenție de a imagina o gaură neagră, trebuie să aveți dovezi mari, dovezi foarte puternice”, a spus Doeleman la evenimentul SXSW (care a servit ca explicator al efortului EHT, dar nu a anunțat orice rezultate).
„Și la proiectul nostru, credem adesea că oameni precum [Albert] Einstein, [Arthur] Eddington [și Karl] Schwarzschild se uită cam peste umerii noștri”, a adăugat el, referindu-se la fizicienii care au ajutat pionier în înțelegerea noastră a găurilor negre. „Și atunci când ai un fel de lumină care îți verifică practic munca, vrei să îți dai seama”.
Ce înseamnă totul
Proiectul EHT are două obiective principale, a spus Psaltis: să imaginezi un orizont de eveniment pentru prima dată și să ajute la determinarea dacă teoria lui Einstein a relativității generale are nevoie de vreo revizuire.
Înainte de a veni Einstein, gravitatea era în general considerată o forță misterioasă la distanță. Dar relativitatea generală o descrie ca deformarea spațiului-timp: obiectele masive, cum ar fi planetele, stelele și găurile negre creează un fel de sag în spațiu-timp, la fel cum ar fi o minge de bowling dacă ar fi așezată pe o trambulină. Obiectele din apropiere urmează această curbă și se îmbină spre masa centrală.
Relativitatea generală s-a menținut incredibil de bine de-a lungul secolului de la introducerea sa, trecând fiecare test pe care oamenii de știință l-au aruncat. Dar observațiile EHT oferă un alt proces, într-un tărâm extrem în care predicțiile s-ar putea să nu corespundă realității. Asta pentru că astronomii pot calcula dimensiunea și forma așteptată a orizontului evenimentului folosind relativitatea generală, a explicat Psaltis.
Dacă silueta observată se potrivește cu simulările informate de teorie, „atunci Einstein avea dreptate 100%”, a spus Psaltis. "Dacă răspunsul este nu, trebuie să modificăm teoria lui pentru a face să funcționeze cu experimente. Așa merge știința."
Și am aflat astăzi că nu sunt necesare modificări, cel puțin în acest moment: observațiile M87 ale EHT sunt în concordanță cu relativitatea generală, au spus membrii echipei. Anume, orizontul evenimentului este aproape circular și este dimensiunea „potrivită” pentru o gaură neagră din acea masă imensă.
„Trebuie să recunosc, am fost un pic uluit că s-a potrivit atât de îndeaproape cu predicțiile pe care le-am făcut”, a spus membrul echipei EHT, Avery Broderick, de la Universitatea din Waterloo și Institutul Perimetru pentru Fizică Teoretică din Canada, a declarat în cadrul conferinței de presă de astăzi .
Desigur, o astfel de soluționare a solului este vitală pentru procesul științific. Într-adevăr, furnizarea de informații mai bune pentru a te integra în teorii și simulări va fi probabil una dintre cele mai mari contribuții ale EHT, a spus Loeb.
„A face fizică este un dialog cu natura”, a spus el. "Ne testăm ideile comparându-le cu experimentele; datele experimentale sunt cruciale."
Noile rezultate ar trebui să ajute oamenii de știință să se ocupe mai bine de găurile negre, au spus el și alți cercetători. De exemplu, imaginile EHT vor străluci probabil o lumină semnificativă asupra modului în care spiralele cu gaz coboară în maura unei găuri negre. Acest proces de acumulare, care poate duce la generarea de jeturi puternice de radiații, este slab înțeles, a spus Loeb.
În plus, forma unui orizont de eveniment poate dezvălui dacă o gaură neagră se învârte, a declarat Fiona Harrison de la Institutul de Tehnologie din California, investigatorul principal al studiului găurilor negre a NASA Arhitectură telescopă spectroscopică nucleară (NuSTAR) misiune.
"Am dedus indirect spinul găurilor negre", a declarat pentru Space.com Harrison, care nu face parte din echipa EHT. Imaginile EHT oferă „un test direct, care este foarte interesant”, a adăugat ea.
Datele EHT au relevat că gaura neagră M87 se învârte în sensul acelor de ceasornic, au spus astăzi membrii echipei.
Proiectul ar trebui să arate, de asemenea, modul în care materia este distribuită în jurul unei găuri negre, iar observațiile EHT ar putea în cele din urmă să-i învețe pe astronomi foarte mult despre modul în care găurile negre supermasive modelează evoluția galaxiilor gazdă pe scări lungi, a spus Harrison.
Rezultatele EHT se potrivesc de asemenea bine cu cele ale Observator gravitational-unde cu interferometru laser (LIGO), care a detectat ondulările spațio-temporale generate de fuziunile care implică găuri negre doar de câteva zeci de ori mai masive decât soarele.
"În ciuda faptului că variază un factor de miliard de mase, găurile negre cunoscute sunt în concordanță cu o singură descriere", a spus Broderick astăzi. „Gurile negre mari și mici sunt analoge în moduri importante. Ceea ce învățăm de la un [tip] se aplică în mod necesar celuilalt”.
Și în cazul în care vă întrebați despre Săgetătorul A *: Echipa EHT speră să obțină imagini cu acea gaură neagră super-masivă, a spus Doeleman astăzi. Cercetătorii s-au uitat mai întâi la M87 și este puțin mai ușor de rezolvat decât Săgetătorul A *, deoarece este mai puțin variabil pe perioade scurte, a explicat el.
O nouă perspectivă?
Apoi există un apel mai larg al imaginilor nou lansate - cum se vorbește celor care nu suntem astrofizici.
Contribuțiile în acest domeniu ar putea fi semnificative, au spus membrii echipei EHT și oameni de știință din afară. Fotografiile pot schimba modul în care ne gândim despre noi înșine și locul nostru în univers, a notat Marrone, citând faimoasa fotografie „răsăritul pământului” făcută de astronautul lui Apollo 8 Bill Anders în decembrie 1968. Această imagine, care a dat maselor o privire asupra planetei noastre ca este într-adevăr - un avanpost singur al vieții într-o mare infinită de întuneric - este creditat pe scară largă pentru a ajuta la stimularea mișcării de mediu.
Să vezi o gaură neagră din viața reală - sau silueta ei, oricum - „este chestia științei de ficțiune”, a spus Harrison. Și am văzut doar primele câteva fotografii ale proiectului, ea a adăugat: „Ei vor merge doar mai bine”.
- Astronomii s-au legat pentru prima oară cu o gaură neagră cu un telescop Horizon Event
- Acest groapă gaură neagră se învârte la jumătatea vitezei luminii!
- 8 mistere ale astronomiei
Cartea lui Mike Wall despre căutarea vieții extraterestre ",Acolo"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrat de Karl Tate), este acum. Urmați-l pe Twitter @michaeldwall. Urmăriți-ne pe Twitter @Spacedotcom sau Facebook.
