Det internasjonale Event Horizon Telescope (EHT) -konsortiet, som tar sikte på å fange de første bildene av kantene på svarte hull, ga ut sine første resultater i dag (10. april). Hemmeligheten bak prosjektets suksess er hvordan den knytter radiofat over hele kloden for å lage et virtuelt teleskop om jordens størrelse.
Svarte hull har gravitasjonstrekk så kraftige at forbi terskler kjent som deres hendelseshorisonter, ingenting kan slippe unna, ikke engang lys. Selv om dette betyr at sorte hull ganske enkelt fremstår som svarte, har forskerne fremdeles som mål å fange de beste bildene de kan av gjenstandenes omgivelser, som kan gløde av lys. Disse bildene kan avsløre hemmeligheter om den mystiske strukturen til sorte hull og hvordan de påvirker miljøene deres.
EHT har som mål å image supermassive sorte hull millioner til milliarder ganger solens masse. For eksempel er det sorte hullet Skytten A *, i sentrum av Melkeveien, omtrent 4,3 millioner ganger massen til solen vår, mens det sorte hullet i hjertet av M87-galaksen, som den nå har gitt ut et bilde av, er omtrent 6 milliarder solmasser.
EHT jakter etter en skygge eller silhuett mot en lys bakgrunn - konturene av hendelseshorisonten. Selv om skyggen til Skytten A * er omtrent 30 ganger solens diameter, ligger dette svarte hullet omtrent 26 000 lysår fra Jorden, og så, fra vårt perspektiv, er skyggen omtrent samme størrelse som en appelsin ville dukket opp på måne. Det sorte hullet i hjertet av M87 er omtrent 2000 ganger lenger unna Jorden enn Skytten A * og er dermed enda vanskeligere å se (selv om den er mye større).
Dessuten er skygger av svart hull veldig svake når det gjelder utsendelse av radiosignaler som er interessante for EHT. Det å ta nok energi fra Skytten A * til å tenne en 1-watts lyspære i 1 sekund vil ta en av prosjektets antenner omtrent 250 millioner år.
For å avbilde disse sorte hullene har EHT radioteleskoper rundt om i verden, fra USA til Mexico til Chile til Sydpolen, og observerer de samme målene samtidig. Ved å samle inn data unisont og sy dem sammen, kan dette nettverket fungere som et eneste stort teleskop, et som forhåpentligvis har nok forstørrende kraft til å se enda fjerne, svake objekter.
I 2017 inkluderte prosjektet åtte radioobservatorier, og tre flere forventes å være med innen 2020. "Ved å ha så mange observatorier som mulig, kan du forbedre bildet," sa Avi Loeb, styreleder for astronomi ved Harvard University, til Space. com. (Loeb er ikke medlem av EHT-teamet.)
For å sikre at radioteleskopene virker synkronisert, stempler hver sin tid sine data ved hjelp av atomklokker som fyrer maser (mikrobølgelaser) ved hydrogengass. Atomene i denne gassen vingler med en presis frekvens, omtrent som svingende pendler gjør i bestefar-klokker. Atomklokkene som er avhengige av disse hydrogenmakerne, er ekstra stabile og mister bare cirka 1 sekund hvert 100 millioner år.
Forskere har lenge hatt nettverk av flere teleskoper som en enkelt store teleskoper, en teknikk kjent som veldig lang baseline-interferometri. En viktig utfordring med å utforme EHT var imidlertid å operere med de relativt høyfrekvente radiobølgene som trengs for å avbilde disse svarte hullene.
"Hastigheten som data registreres med Event Horizon Telescope er i det minste en størrelsesorden raskere enn gammel veldig lang baseline-interferometri, men med moderne datamaskiner ble dette mulig," sa Loeb.
Imidlertid kan de største utfordringene som Event Horizon Telescope måtte takle, ikke ha vært tekniske, men sosiale.
"Jeg vil si at den største oppnåelsen av dette prosjektet er å kunne koordinere forskjellige observatorier i forskjellige land rundt om i verden," sa Loeb. "Astronomer er ganske konkurransedyktige, og å overbevise hundrevis av dem om å jobbe sammen og finne ut hvem lederen er, hvorfor den personen skal være lederen og hvordan de alle skal få kreditt er ganske en utfordring."
- Black Hole Quiz: Hvor godt kjenner du naturens rare skapninger?
- Astronomer for å peppe inn i et svart hull for første gang med Event Horizon Telescope
- Dette enorme, svarte hullet snurrer på halvparten av lysets hastighet!
