Sorte huller:forestiller mørkets hjerte

Astronomer er klar til onsdag at afsløre det første direkte billede af et sort hul og den omgivende hvirvelvind af hvidglødende gas og plasma, der ubønhørligt trækkes af tyngdekraften ind i dens glubende mave, sammen med det lys, de genererer.

Billedet vil være blevet taget af Event Horizon Telescope (EHT), et netværk af otte radioteleskoper spredt over hele kloden.

Paul McNamara, en astrofysiker ved European Space Agency og projektforsker for LISA-missionen, der vil spore massive sorte hul-fusioner fra rummet, hjalp AFP med at sætte det, han kaldte en "enestående teknisk præstation" i kontekst.

Hvordan ved vi, at der findes sorte huller?

"Vi tænker, selvfølgelig, af et sort hul som noget meget mørkt. Men massen, den suger ind, danner en såkaldt tilvækstskive, der bliver så varm, at den lyser og udsender lys.

I årenes løb, vi akkumulerede andre indirekte observationsbeviser -- røntgenstråler, der kommer fra objekter, for eksempel, i andre galakser.

I september 2015 LIGO gravitationsbølgedetektorer i USA foretog en måling af to sorte huller, der smadre sammen.

Alle de beviser, vi har fra hele universet -- røntgenstråler, radiobølger, lys -- peger på disse meget kompakte genstande, og gravitationsbølgerne bekræftede, at de virkelig er sorte huller, selvom vi faktisk aldrig har set en."

Hvad er en 'begivenhedshorisont'?

"I midten af ​​et sort hul er noget, vi kalder en 'singularitet' - en enorm mængde masse krympet ned til en uendelig lille, nuldimensionalt punkt i rummet.

Hvis du kommer en vis afstand fra den singularitet, flugthastigheden falder under lysets hastighed. Det er begivenhedshorisonten.

Det er ikke en fysisk barriere – du kunne ikke stå på den. Hvis du er på indersiden af ​​det, du kan ikke undslippe, fordi du ville have brug for uendelig energi. Hvis du er på den anden side, du kunne undslippe - i princippet."

Hvor stort er et sort hul?

"Diameteren af ​​et sort hul afhænger af dets masse, men det er altid det dobbelte af, hvad vi kalder Schwarzschild-radius.

Hvis Solen skulle skrumpe til et singularitetspunkt, Schwarzschild-radius ville være tre kilometer, og diameteren ville være seks.

For Jorden, diameteren ville være 18 millimeter, eller omkring trekvart tomme. Begivenhedshorisonten for det sorte hul i midten af ​​Mælkevejen, Skytten A*, måler omkring 24 millioner kilometer på tværs.

Skytten A* - som har fire millioner gange Solens masse - er et af to sorte huller, der er målrettet af EHT. Den anden, endnu større, er i galaksen M87."

Hvordan vil billedet se ud?

"Event Horizon Telescope ser ikke på det sorte hul i sig selv, men materialet den har fanget.

Det bliver ikke en stor disk i høj opløsning som i Hollywood-filmen 'Interstellar'. Men vi ser måske en sort kerne med en lys ring - tilvækstskiven - omkring den.

Lyset bag det sorte hul bliver bøjet som en linse. Uanset hvilken retning disken er, du vil se den som en ring på grund af det sorte huls stærke tyngdekraft.

Visuelt, det vil ligne en formørkelse, selvom mekanismen, selvfølgelig, er helt anderledes."

Hvordan genereres billedet?

"Den tekniske præstation er enestående. I stedet for at have et teleskop, der er 100 meter på tværs, de har masser af teleskoper med en effektiv diameter på 12, 000 kilometer - Jordens diameter.

Dataene er registreret med meget høj nøjagtighed, lægges på harddiske, og sendes til et centralt sted, hvor billedet rekonstrueres digitalt.

Dette er meget, meget, meget lang basislinje interferometri - over hele jordens overflade."

Er der nogen trussel mod den generelle relativitetsteori?

"Einsteins generelle relativitetsteori passer til alle de observationer, der hidtil er gjort relateret til sorte huller.

Tyngdebølgesignaturen fra LIGO-eksperimenterne, for eksempel, var præcis, hvad teorien siger, ville forventes.

Men de sorte huller LIGO målte var små, kun 60-100 gange Solens masse. Måske er sorte huller millioner af gange mere massive anderledes. Vi ved det ikke endnu.

Vi burde se en ring. Hvis vi ser noget aflangt på en akse, så kan det ikke længere være en singularitet - det kunne være en krænkelse af den generelle relativitetsteori."

© 2019 AFP