Begivenhed Horisont Teleskop Få Historisk Kig på Mælkeveje Black Hole

Et teleskop så stort som vores planet har påbegyndt den monumentale opgave at observere det sorte hul i midten af ​​vores galakse. Det supermassive sorte hul kaldes Skytten A*, og det lurer i Mælkevejens kerne cirka 26, 000 lysår fra Jorden.

De indirekte spor til Skytten A*eksistens er stærke, men vi har endnu ikke "set" det direkte. Dette er fordi, trods sin størrelse, det sorte hul er meget langt væk og langt ud over opløsningen af ​​vores bedste teleskoper.

Indtil nu.

For direkte at forestille dette kosmiske monster, verdens mest kraftfulde radioteleskoper er gået sammen om at observere Skytten A*, skaber et stort "virtuelt teleskop", der er lige så bredt som vores planet. Dette projekt kaldes Event Horizon Telescope (EHT) og, efter mange års planlægning, den er endelig begyndt at observere Skytten A*. Det vil også tjekke det supermassive sorte hul på M87, en galakse i midten af ​​den massive Jomfru galaktiske klynge.

"Denne uge indvarsler en spændende og udfordrende indsats for astronomi, "Frankrig Córdova, direktør for National Science Foundation (NSF), sagde i en erklæring den 5. april "Radioteleskoper fra hele verden ... vil i fællesskab arbejde for at teste nogle af fysikkens mest fundamentale teorier."

Black Hole Backstory

Sorte huller regerer som de mest forvirrende og eksotiske objekter i vores univers. I disse områder af rummet gælder "daglig" fysik ikke, og Einsteins teori om generel relativitet dominerer.

Supermassive sorte huller som Skytten A* og M87 vides at indtage kernen i de fleste galakser. Disse massive objekter kan være millioner til milliarder massen af ​​vores sol og ser ud til at være lige så gammel som galakserne selv. De har et intimt forhold til deres galaktiske værter og magt til at udløse stjernefødsel. Omvendt de kan også afbryde en galakses evne til at producere nogen stjerner. Disse komplekse forhold mellem sort hul og galakse omfatter nogle af de største spørgsmål, der hænger over moderne kosmologi.

Forøgelse af radioteleskoper med meget lang baseline -interferometri

For at forstå disse objekter i hjertet af mange galakser, vi skal se godt på dem. Men for at fotografere Skytten A*s begivenhedshorisont - området omkring et sort hul, hvor ikke engang lys kan undslippe et sort hulles tyngdekraft - har vi brug for en teknik, der kombinerer kraften i mange forskellige teleskoper.

"Den centrale opfindelse i et teleskop er 'fokuseringselementet, '"siger den teoretiske astrofysiker Avery E. Broderick, som er lektor ved University of Waterloo og fakultetsmedlem ved Perimeter Institute of Theoretical Physics i Ontario, Canada. "Galileo udnyttede linsers egenskab; moderne teleskoper bruger spejle. Fokuselementet tager alt det lys, der spredes ud over teleskopets blænde og bringer det tilbage til et enkelt sted i fokus."

Jo større teleskopets blænde, jo mere lys opsamles og derfor svagere og fjernere de objekter på nattehimlen, der kan afbildes. Med teknikken med meget lang baseline interferometri, astronomer kan tilslutte radioteleskoper, fjernt fra hinanden i forskellige lande og på kontinenter, at efterligne et enkelt "virtuelt" teleskop med en blænde så bred som Jorden.

"Vi registrerer de elektromagnetiske bølger på de enkelte [radioteleskop] -stationer, "fortsætter Broderick." Derefter bringer vi dataene tilbage til en central placering og på en computer - kendt som en korrelator - og forsinker, hvor lang tid det vil tage for det lys at komme tilbage til hovedfokus på det rigtige tidspunkt.

"Jo længere basislinjerne [afstanden mellem observatorier] er fra hinanden, jo mindre vinkelskalaen får vi at se. "

Vinkelstørrelsen på et astronomisk objekt er dets tilsyneladende størrelse på himlen fra vores perspektiv. Jo længere væk et objekt er, jo mindre dens vinkelstørrelse. Ved at kombinere mange forskellige radioteleskoper, meget lang baseline -interferometri kan give astronomer mulighed for at se mindre vinkelskalaer og derfor billede meget fjerne objekter, som vi ellers ikke ville kunne se. Og EHT's vinkelskala er forbløffende; den vil have magt til at løse noget på størrelse med en drue, der ligger på månens overflade. Det betyder, at den fjerne Skytten A* stadig er godt inden for EHT's løsningsevner.

Kombinerer og korrelerer signalerne fra individuelle observatorier fra hele verden - nogle med basislinjer på mere end 12, 000 miles (19, 312 kilometer) - er ingen let opgave. Men når dette er opnået, EHT-astronomer forventer at kunne løse et billede af Skytten A*s skygge og se små strukturer omkring det sorte hul, bekræfter nogle af de mest ekstreme teorier om fysik i dette stærke tyngdekraftsmiljø og, måske, afslører nogle overraskelser undervejs.

"Skytten A* bliver et laboratorium, hvor vi kan forstå, hvordan disse adfærd voksede, "siger Broderick.

Sorte huller er kendt som glubske spisere. Deres utrolige tyngdekraft tiltrækker lokalt materiale - støv, gas og stjerner - som derefter bliver voldsomt energiseret og opvarmet til en skive hvirvlende, varm gas. Derefter, over tid, noget af dette materiale slurpes ned af det sorte hul, øge dens masse. Imidlertid, da vi ikke har været i stand til direkte at se, hvad der sker tæt på det sorte huls begivenhedshorisont, hvordan denne tilvækst fungerer har været et mysterium.

Men når EHT går online, "vi burde være i stand til at se den magnetiske turbulens, som vi tror driver denne tilvækst, "Broderick påpeger." Vi burde kunne se de turbulente hvirvler [snurre] rundt; lidt som at se turbulent vand i en å. "

Vente, Der er mere

Selvom Skytten A* bestemt er det tætteste (og mest kendte) supermassive sorte hul på Jorden, det er kun halvdelen af ​​historien.

"Der er to (radio) kilder, der er på docket i år - der er Skytten A* og der er også M87, "siger Broderick. Og M87's sorte hul er meget forskelligt fra Skytten A*.

Selvom M87 er omkring 2, 000 gange længere væk fra Jorden end Skytten A*, det er mere end 2, 000 gange mere massiv, så det vil fremstå på himlen for EHT som omtrent samme vinkelstørrelse. Hvad mere er, dette sorte hul er kendt for at være ekstremt aktivt, sprænger gasser ud i rummet ved næsten lysets hastighed. Hvordan disse jetfly dannes er et mysterium - trods alt sorte huller er mere kendt for at forbruge stof, ikke spytte det tilbage ud i rummet!

Astronomer har derfor en utrolig mulighed for at studere to sorte huller i år, den ene i Mælkevejen og den anden i en fjern galakse, giver astronomer et hidtil uset syn på to meget forskellige objekter.

"Det er en udforskningsrejse, du ved aldrig VIRKELIG, hvad du kommer til at se, det er det, der gør det spændende, "Broderick fortæller HowStuffWorks." Vi tror, ​​vi har ideer, og jeg har brugt meget tid på at udvikle modeller til EHT ... og finde ud af, hvad vi kan og ikke kan bestemme. Men det er helt inden for mulighederne, at vi kunne se noget helt andet - og det er nok den mest spændende mulighed. "

Så, hvornår vil verden se det historiske første billede af et sort hul? Vi bliver nødt til at være tålmodige. Det er sandsynligvis først i juli, at et billede begynder at danne sig, og det vil sandsynligvis være slutningen af ​​2017, som vi ser, for første gang, den lyse ring af et sort huls begivenhedshorisont.