Et internasjonalt team med radioastronomer kunngjorde i dag (10. april) det første nærbildet av et svart hull.
Det er et supermassivt svart hull i sentrum av galaksen Virgo A (også kalt Messier 87 eller M87), og det er så stort - så bredt som hele vårt solsystem - at til og med 53 millioner lysår unna ser det like stort ut på himmelen som Skytten A *, det mindre, men fortsatt ganske supermassive, svarte hullet i sentrum av vår egen galakse. Denne kunngjøringen er det første resultatet fra en innsats som begynte i april 2017, og involverte hvert større radioteleskop på jorden - betegnet samlet Event Horizon Telescope.
Så hvis disse objektene er så enorme og teleskopene allerede var der ute, hvorfor fant forskere ut hvordan de skulle avbilde dem bare nylig? Og når de først fant ut det, hvorfor tok det to år å produsere et bilde?
For å svare på det første spørsmålet ganske enkelt: Svarthull av denne størrelsen er svært sjeldne. Hver stor galakse antas å ha bare en i sentrum. De er vanligvis ganske mørke, innhyllet i skyer av tett materie og stjerner. Og til og med den nærmeste, i vår egen galakse, er 26.000 lysår fra Jorden.
Men det nye bildet avslører ikke de første lysene mennesker har oppdaget fra et svart hull. (Og bildet er ikke laget av lys slik vi vanligvis forestiller oss det; de elektromagnetiske bølgene teleskopet oppdaget er veldig lange radiobølger. Hvis du var nærmere det sorte hullet, ville du imidlertid også se en skygge av synlig lys.)
Så langt tilbake som i 1931 la fysikeren Karl Jansky i følge Armagh Observatory and Planetarium merke til at det var et lyspunkt med radiobølgelengdeaktivitet i hjertet av Melkeveien. Fysikere mistenker nå sterkt at dette poenget er et supermassivt svart hull. Siden oppdagelsen har fysikere lenge oppdaget andre sorte hull ved sine radiosignaturer.
Det som er nytt her er at Event Horizons Telescope avbildet skyggen som det sorte hullet skaper mot det omkringliggende, glødende stoffet av gjenstandens tilskuddsdisk (den varme saken faller raskt mot det sorte hullets hendelseshorisont). Det er spennende for fysikere fordi det bekrefter noen viktige ideer om hvordan den skyggen skal se ut, som igjen bekrefter hva forskere allerede trodde om sorte hull.
For å skildre skyggen, måtte astrofysikere oppdage radiobølgene i enestående detalj. Ingen eneste radioteleskoper kunne gjøre det. Men fysikere fant ut hvordan de skal nettverk alle sammen, rundt hele jorden, for å fungere som ett gigantisk teleskop, som Sheperd Doeleman, en astrofysiker fra Harvard University og direktør for Event Horizon Telescope, sa på en nyhetskonferanse fra National Science Foundation.
Hvert radioteleskop fanget en enorm mengde innkommende radiofotoner, men med ingen steder i nærheten nok detaljer til å få øye på skyggen av det sorte hullet som er omgitt av dens akkresjonsskive. Men hvert teleskop sitt perspektiv på bildet var litt annerledes. Så forskerne kombinerte nøye de litt forskjellige datasettene og sammen med atomklokker sammenlignet da radiofotonene ankom de forskjellige instrumentene. På denne måten var fysikerne i stand til å erte ut det svarte hullets signal fra mye støy.
Teleskopene samlet de faktiske dataene som ble brukt til å produsere bildet i løpet av bare tre dager i april 2017. Dette utgjorde mer enn 5 petabyte totalt, omtrent like mye informasjon som hele Library of Congress. Den ble lagret på en enorm samling av harddisker som til sammen målte seg i tonn, sa Dan Marrone, en astrofysiker og en av samarbeidspartnerne til prosjektet, på nyhetskonferansen.
Det var så mye data at det var ganske umulig å sende dem over internett, sa han. I stedet samlet fysikerne informasjonen alt på ett sted ved fysisk frakt av harddiskene.
Forskere brukte det neste året på å bruke datamaskiner for å avgrense og tolke disse dataene til dette bildet dukket opp, sa Marrone. De brukte året etter det på å sjekke resultatene og skrive opp papirer. Vann i atmosfæren, bortkommede radiofotoner fra andre kilder og til og med små feil i teleskopdataene alt sammen konspirert for å blande dataene sammen. Det meste av arbeidet med prosjektet besto derfor av nøye matematikk for å redegjøre for alle disse feilene og støyen i dataene, mens arbeidet sakte avdekket bildet som gjemte seg bak disse problemene.
Så i en viss henseende skjer det ganske raskt å ta et bilde av et svart hull. Det utvikler det som tar veldig lang tid.
