Astronomer, der håber på direkte at fange billede af et sort hul

Astronomer ønsker for første gang at optage et billede af hjertet af vores galakse:et globalt samarbejde mellem radioretter er at tage et detaljeret kig på det sorte hul, som antages at være placeret der. Dette Event Horizon Telescope forbinder observatorier over hele verden for at danne et enormt teleskop, fra Europa via Chile og Hawaii helt ned til Sydpolen. IRAMs 30 meter teleskop, en installation medfinansieret af Max Planck Society, er den eneste station i Europa, der deltager i observationskampagnen. Max Planck Institute for Radio Astronomy er også involveret i målingerne, som skal løbe fra 4. til 14. april i første omgang.

I slutningen af ​​det 18. århundrede, naturforskerne John Mitchell og Pierre Simon de Laplace spekulerede allerede om "mørke stjerner", hvis tyngdekraft er så stærk, at lys ikke kan undslippe dem. De to forskeres ideer ligger stadig inden for grænserne af Newtonsk gravitationsteori og den korpuskulære teori om lys. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede, Albert Einstein revolutionerede vores forståelse af gravitation - og dermed af stof, rum og tid - med hans generelle relativitetsteori. Og Einstein beskrev også begrebet sorte huller.

Disse genstande har så stor en ekstremt komprimeret masse, som selv lys ikke kan undslippe fra dem. De forbliver derfor sorte – og det er umuligt at observere dem direkte. Forskere har ikke desto mindre bevist eksistensen af ​​disse gravitationsfælder indirekte:ved at måle gravitationsbølger fra kolliderende sorte huller eller ved at detektere den stærke gravitationskraft, de udøver på deres kosmiske naboskab, for eksempel. Denne kraft er grunden til, at stjerner, der bevæger sig med stor hastighed, kredser om et usynligt gravitationscenter, som det sker i hjertet af vores galakse, for eksempel.

Det er også muligt at observere et sort hul direkte, imidlertid. Forskere kalder grænsen omkring dette eksotiske objekt, ud over hvilken lys og stof uundgåeligt suges ind, begivenhedshorisonten. I det øjeblik, hvor sagen passerer denne grænse, teorien siger, at den udsender intens stråling, en slags "dødsråb" og dermed en sidste optegnelse over dens eksistens. Denne stråling kan registreres som radiobølger i millimeterområdet, blandt andre. Følgelig, det skulle være muligt at afbilde begivenhedshorisonten for et sort hul.

Event Horizon Telescope (EHT) sigter mod at gøre netop dette. Et hovedmål med projektet er det sorte hul i midten af ​​vores Mælkevej, hvilket er omkring 26, 000 lysår væk fra Jorden og har en masse, der nogenlunde svarer til 4,5 millioner solmasser. Da det er så langt væk, objektet vises i en ekstremt lille vinkel.

En løsning på dette problem tilbydes af interferometri. Princippet bag denne teknik er som følger:i stedet for at bruge et stort teleskop, flere observatorier er kombineret, som om de var små komponenter af en enkelt gigantisk antenne. På denne måde kan videnskabsmænd simulere et teleskop, der svarer til vores Jords omkreds. De ønsker at gøre dette, fordi jo større teleskopet er, jo finere detaljer, der kan observeres; den såkaldte vinkelopløsning stiger.

EHT-projektet udnytter denne observationsteknik og skal i april udføre observationer med en frekvens på 230 gigahertz, svarende til en bølgelængde på 1,3 millimeter, i interferometritilstand. Den maksimale vinkelopløsning for dette globale radioteleskop er omkring 26 mikrobuesekunder. Dette svarer til størrelsen af ​​en golfbold på Månen eller bredden af ​​et menneskehår set fra en afstand af 500 kilometer!

Disse målinger på grænsen af ​​det observerbare er kun mulige under optimale forhold, dvs. ved tørhed, høje højder. Disse tilbydes af IRAM-observatoriet, delvist finansieret af Max Planck Society, med sin 30 meter antenne på Pico Veleta, en 2800 meter høj top i Spaniens Sierra Nevada. Dens følsomhed er kun overgået af Atacama Large Millimeter Array (ALMA), som består af 64 individuelle teleskoper og ser ud i rummet fra Chajnantor-plateauet i 5000 meters højde i de chilenske Andesbjerge. Plateauet er også hjemsted for antennen kendt som APEX, som ligeledes er en del af EHT-projektet og ledes af Max Planck Institute for Radio Astronomy.

Max Planck Instituttet i Bonn er desuden involveret i databehandlingen for Event Horizon Telescope. Forskerne bruger to supercomputere (korrelatorer) til dette; den ene er beliggende i Bonn, den anden ved Haystack Observatory i Massachusetts i USA. Hensigten er, at computerne ikke kun skal evaluere data fra det galaktiske sorte hul. Under observationskampagnen fra 4. til 14. april, astronomerne ønsker at se nærmere på mindst fem yderligere objekter:M 87, Centaurus A og NGC 1052 galakserne samt kvasarerne kendt som OJ 287 og 3C279.

Fra 2018 og frem et yderligere observatorium vil slutte sig til EHT-projektet:NOEMA, det andet IRAM-observatorium på Plateau de Bure i de franske alper. Med sine ti højfølsomme antenner, NOEMA bliver det mest kraftfulde teleskop i samarbejdet på den nordlige halvkugle.