Event Horizon Telescope, et planetskala utvalg av åtte bakkebaserte radioteleskoper smidd gjennom internasjonalt samarbeid, fanget dette bildet av det supermassive sorte hullet og dens skygge som er i sentrum av galaksen M87.
(Bilde: © EHT Samarbeid)
De Event Horizon Telescope prosjektet hviler ikke på laurbærene.
I april 2019 avslørte EHT-samarbeidet det første bildet av et svart hull, som fanget betemoth i hjertet av galaksen M87. Prosjektet hadde arbeidet i det øyeblikket i to tiår, men avdukingen markerte ikke et klimaks eller en kulminasjon. Snarere var det et vendepunkt, åpningen av et vindu mot enda mer spennende funn å komme, sa teammedlemmer.
"Vi vil se tilbake på 20 år fra nå - vet du, vi drikker alle paraplydrinker et sted - og jeg tror vi vil kjenne igjen M87-bildet som bare begynnelsen," grunnlegger EHT, Shep Doeleman, en astronom ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Massachusetts, fortalte reportere 10. april under en webcast-hendelse som feiret ett års jubileum for fotoets avduking.
"Det vil virkelig være bare begynnelsen," la Doeleman til. "Jeg tror at oppdagelsen kommer til å fortsette å rulle videre."
Store sorte hullambisjoner
Det neste store øyeblikket kan involvere vår egen Melkeveis galakse supermassiv svart hull, som er kjent som Skytten A *, eller Sgr A * for kort. EHT-teamet har observert Sgr A *, men har ennå ikke klart å generere et bilde fra dataene.
Å fotografere et svart hull er mye mer involvert enn bare å peke og skyte. EHT kombinerer data fra åtte radioteleskoper rundt om i verden, som er knyttet til å danne et virtuelt megaskop på størrelse med jorden. Teamet utvikler algoritmer for å gi mening om all denne informasjonen, og integrerer den for å generere et bilde som viser det sorte hullets hendelseshorisont - "punktet uten tilbakevending" utover som ingenting, ikke engang lys, kan unnslippe. (Det er umulig å fotografere interiøret i et svart hull, med mindre du selv er der, noe som ikke anbefales.)
Slikt arbeid er møysommelig og tidkrevende; for eksempel ble M87-dataene som muliggjorde fjorårets bilde samlet i 2017. Og Sgr A * er et tøffere mål fortsatt, selv om det er mye nærmere oss (26 000 lysår mot 55 millioner lysår for M87). Sgr A * er et relativt lett supermassivt svart hull, og har massen av "bare" 4,3 millioner soler, og opererer derfor på kortere tidsskalaer enn M87-monsteret på 6,5 milliarder solmasse.
"En av utfordringene for Skytten A * er at den utvikler seg så raskt i løpet av en kveld," sa Doeleman. "Så vi utvikler nye algoritmer som spesifikt kan adressere det, for å legge til en tidsvariabilitet i modelleringen. Det tar bare mer tid."
Å legge Sgr A * til fotoalbumet er høyt prioritert for EHT-teammedlemmer, delvis fordi de er opptatt av å se på et objekt som er så annerledes enn M87s supermassive sorte hull. Men prosjektets ambisjoner slutter ikke der. Samarbeidet planlegger å doble antall konstituerende EHT-teleskoper, og skaper en "neste generasjons EHT" som vil presse oppdagelsen til neste nivå.
Det endrede megaskopet "vil gi oss enda skarpere synspunkter og la oss lage de første filmene av sorte hull," sa Doeleman.
Neste generasjons EHT vil bringe enda flere sorte hull innen rekkevidde for forskerne. Og det kan til og med gjøre det mulig for teamet å zoome inn på et svart hulls "fotonring", en bisarr struktur som ser ut til å inneholde en uendelig, informasjonspakket sekvens av subringer. Slike dyptgående observasjoner ville "tillate ultrapresise tester av Einsteins teorier, og til og med utvinning av spinn," sa Doeleman.
Det vil faktisk være en stor avtale. "Supermassive sorte hull er elementære objekter som bare er beskrevet av deres størrelse og rotasjon," sa EHT-teammedlem Michael Johnson, også fra CfA, under arrangementet 10. april. EHT-observasjoner gjør det allerede mulig for forskere å spikre masse, så også å få spinn ville tillatt forskere å virkelig få varene på disse lyssnakende monstrene.
Neste generasjons EHT vil også gi andre fordeler, sa Doeleman og Johnson. For eksempel bør det oppgraderte partnerskapet tillate at samarbeidet får en mye bedre forståelse av sorte hullstråler, stråler av partikler som behemothene sprenger ut på nesten lysets hastighet.
Samarbeidet har allerede sikret finansiering fra U.S. National Science Foundation for å få ballen til å rulle på neste generasjons EHT. Målet er å få et endelig design på plass i løpet av tre eller fire år og ha alt i gang før slutten av tiåret, sa Doeleman. (Nye retter er for øvrig ikke den eneste måten å øke EHT på. Oppløsningen kan også forbedres ved å observere mål i flere elektromagnetiske frekvenser, sa Doeleman og Johnson.)
EHT kan få enda et løft etter det. Å utvide megaskopets rekkevidde ut i verdensrommet vil øke dens løpende kraft betydelig, og teamet ser på måter å gjøre nettopp det. Samarbeidet undersøker muligheten for å innlemme allerede eksisterende romfordeler i tillegg til å montere nye, dedikerte oppdrag, sa Johnson.
Å legge til og med et enkelt instrument i en geosynkron bane, mer enn 22.000 mil (35.400 kilometer) over planeten vår, ville utgjøre en forskjell. "Og så, helt sikkert, når du først er ute månen - det er der jeg tror vi virkelig skulle se på helt ny vitenskap, "sa Johnson til Space.com forrige måned, da EHT-teamet kunngjorde dens fotoneringsresultater. (Denne avstanden vil være omtrent 10 ganger lenger; månen er i gjennomsnitt 238.855 miles, eller 384.400 km, fra Jorden.)
Et hump i veien
Coronavirus-pandemien har gjort veien mot fremtidige EHT-funn humpligere enn det ville vært vanligvis: Prosjektets 2020-observasjonskampanjen ble avskrevet fordi flere av de deltakende omfangene stenges av helse- og sikkerhetsmessige årsaker. (Prosjektet samler inn data bare en gang per år, i et vindu i mars og april når været har en tendens til å være bra på alle de utbredte observasjonsstedene.)
Avbestillingen var det rette trekket, sa Doeleman. Men det var "hjerteskjærende," la han til, spesielt fordi årets observasjoner ville ha inkludert førstegangsbidrag fra instrumenter på Grønland, Arizona og de franske Alpene. Så ville 2020-kampanjen hatt en utvidet, kraftigere EHT med 11 omfang.
Men teamet kan fortsatt gjøre mye dataanalyse og begynne å legge grunnlaget for neste års observasjoner, understreket Doeleman. Så ånden blant forskerne er langt fra ødelagt.
"På tvers av samarbeidet nå er det ikke en tone av fortvilelse; jeg tror vi er slags forent av lidelsen," sa Johnson.
"Svarthullsløsningen ble avledet av Karl Schwarzschild i skyttergravene under første verdenskrig," sa han og refererte til den tyske fysikeren som kom med den første eksakte løsningen på Einsteins generelle relativitetsligninger. "Så fortsetter vitenskapen, og jeg tror den har en viktig rolle selv midt i disse utfordringene."
- Dette enorme sorte hullet snurrer med halvparten av lysets hastighet!
- Event Horizon Telescope-teamet vinner $ 3 million Breakthrough Prize for epic black hole-bilder
- 8 forbløffende astronomimysterier
