Det første sorte hul-foto bekræfter Einsteins relativitetsteori

Sorte huller er mangeårige superstjerner inden for science fiction. Men deres Hollywood-berømmelse er lidt mærkelig, da ingen faktisk nogensinde har set en – i hvert fald, indtil nu. Hvis du havde brug for at se for at tro, så tak Event Horizon Telescope (EHT), som netop har produceret det første direkte billede nogensinde af et sort hul. Denne fantastiske bedrift krævede globalt samarbejde for at forvandle Jorden til et gigantisk teleskop og afbilde et objekt tusinder af billioner af kilometer væk.

Hvor fantastisk og banebrydende det end er, EHT-projektet handler ikke kun om at tage en udfordring. Det er en hidtil uset test af, om Einsteins ideer om selve rummets og tidens natur holder under ekstreme omstændigheder, og ser nærmere end nogensinde før på sorte hullers rolle i universet.

For at gøre en lang historie kort:Einstein havde ret.

At fange det ufangelige

Et sort hul er et område i rummet, hvis masse er så stor og tæt, at ikke engang lys kan undslippe sin tyngdekraft. På den sorte baggrund af blækket hinsides, at fange en er en næsten umulig opgave. Men takket være Stephen Hawkings banebrydende arbejde, vi ved, at de kolossale masser ikke bare er sorte afgrunde. Ikke alene er de i stand til at udsende enorme stråler af plasma, men deres enorme tyngdekraft trækker strømme af stof ind i dens kerne.

Når stof nærmer sig et sort huls begivenhedshorisont – det punkt, hvor ikke engang lys kan undslippe – danner det en kredsende skive. Stof i denne skive vil konvertere noget af dets energi til friktion, når det gnider mod andre partikler af stof. Dette varmer disken op, ligesom vi varmer vores hænder på en kold dag ved at gnide dem sammen. Jo tættere sagen er, jo større friktion. Materie tættere på begivenhedshorisonten lyser strålende klart med varmen fra hundredvis af sole. Det er dette lys, som EHT opdagede, sammen med "silhuetten" af det sorte hul.

At producere billedet og analysere sådanne data er en utrolig svær opgave. Som en astronom, der studerer sorte huller i galakser langt væk, Jeg kan normalt ikke engang forestille mig en enkelt stjerne i disse galakser klart, endsige se det sorte hul i deres centre.

EHT-holdet besluttede at målrette to af de supermassive sorte huller, der er tættest på os – begge i den store elliptiske galakse, M87, og i Skytten A*, i centrum af vores Mælkevej.

For at give en fornemmelse af, hvor svær denne opgave er, mens Mælkevejens sorte hul har en masse på 4,1 millioner sole og en diameter på 60 millioner kilometer, det er 250,- 614, 750, 218, 665, 392 kilometer væk fra Jorden – det svarer til at rejse fra London til New York 45 billioner gange. Som bemærket af EHT-teamet, det er som at være i New York og prøve at tælle fordybningerne på en golfbold i Los Angeles, eller afbilde en appelsin på månen.

At fotografere noget så umuligt langt væk, holdet havde brug for et teleskop lige så stort som jorden selv. I mangel af sådan en gigantisk maskine, EHT-holdet forbandt teleskoper fra hele planeten, og kombinerede deres data. For at tage et nøjagtigt billede på sådan en afstand, teleskoperne skulle være stabile, og deres aflæsninger er fuldstændig synkroniserede.

For at opnå denne udfordrende bedrift, holdet brugte atomure så nøjagtige, at de kun taber et sekund pr. hundrede millioner år. De 5, 000 terabyte indsamlede data var så store, at de måtte lagres på hundredvis af harddiske og fysisk leveres til en supercomputer, som korrigerede tidsforskellene i dataene og producerede billedet ovenfor.

Generel relativitet bekræftet

Med en følelse af begejstring, Jeg så livestreamen, der viste billedet af det sorte hul fra midten af ​​M87 for første gang.

Den vigtigste indledende take-home er, at Einstein havde ret. Igen. Hans generelle relativitetsteori har bestået to seriøse test fra universets mest ekstreme forhold i de sidste par år. Her, Einsteins teori forudsagde observationerne fra M87 med usvigelig nøjagtighed, og er tilsyneladende den korrekte beskrivelse af rummets natur, tid, og tyngdekraften.

Målingerne af stoffets hastigheder omkring midten af ​​det sorte hul stemmer overens med at være tæt på lysets hastighed. Fra billedet, EHT-forskerne fastslog, at det sorte hul M87 er 6,5 milliarder gange Solens masse og 40 milliarder km på tværs – det er større end Neptuns 200-årige kredsløb om solen.

Mælkevejens sorte hul var for udfordrende til at afbilde nøjagtigt denne gang på grund af hurtige variationer i lysoutput. Forhåbentlig, flere teleskoper vil snart blive føjet til EHT's array, for at få stadig klarere billeder af disse fascinerende genstande. Jeg er ikke i tvivl om, at vi i den nærmeste fremtid vil være i stand til at se på det mørke hjerte af vores helt egen galakse.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.