„Event Horizon Telescope“ - aštuonių antžeminių radijo teleskopų, suklastotų per tarptautinį bendradarbiavimą, mastelio masyvas - užfiksavo šį supermasyvios juodosios skylės, esančios galaktikos M87 centre, ir jos šešėlio vaizdą.
(Vaizdas: © EHT Bendradarbiavimas)
Juodos skylės pagaliau buvo ištrauktos iš šešėlių.
Pirmą kartą žmonija fotografavo vieną iš šių nemandagių kosminių žvėrių, spindinčių šviesa egzotiška erdvės-laiko sfera, kuri jau seniai buvo už mūsų ken.
„Mes matėme tai, kas, mūsų manymu, buvo nepasiekiama“, - šiandien (balandžio 10 d.) Per spaudos konferenciją Nacionaliniame spaudos klube Vašingtone, D.C. sakė Sheperdas Doelemanas iš Harvardo universiteto ir Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centro.
Doelemanas vadovauja „Event Horizon Telescope“ (EHT) projektui, kuriame užfiksuoti epiniai vaizdai. Šios keturios nuotraukos, kurios šiandien buvo atidengtos visame pasaulyje vykstančiuose spaudos renginiuose ir paskelbtų straipsnių serijoje, nubrėžia pabaisos juodosios skylės kontūrus, esančius elipsinės galaktikos M87 centre.
Vaizdai savaime pribloškia mintis. Tačiau dar reikšmingesnis yra takas, kurį nauji rezultatai greičiausiai užges, sako tyrėjai.
„Iš tiesų reikia išnagrinėti naują lauką“, - praėjusį mėnesį EHT pokalbyje „South by Southwest“ (SXSW) festivalyje Austine, Teksase, sakė Harvardo fizikos ir mokslo istorijos profesorius Peteris Galisonas. "Ir tai galų gale yra tai, kas čia taip įdomu."
Galisonas, kuris įkūrė Harvardo tarpdisciplininę juodosios skylės iniciatyvą (BHI), palygino galimą vaizdų poveikį su 1600-aisiais anglų mokslininko Roberto Huko padarytais piešiniais. Šios iliustracijos žmonėms parodė per mikroskopą, kaip atrodo vabzdžiai ir augalai.
„Tai atvėrė pasaulį“, - apie Hooke'o kūrybą pasakojo Galisonas.
Žemės dydžio teleskopas
EHT yra daugiau nei 200 mokslininkų konsorciumas, dirbantis maždaug du dešimtmečius. Tai tikrai tarptautinis siekis; finansavimas bėgant metams atėjo iš JAV nacionalinio mokslo fondo ir daugelio kitų organizacijų visame pasaulyje.
Projektas pavadintas nuo garsiosios juodosios skylės negrįžimo taško - ribos, per kurią niekas, net šviesa, negali išvengti objekto gravitacinių sankabų.
„Įvykio horizontas yra aukščiausia kalėjimo siena“, - „Space.com“ sakė BHI įkūrėjas Avi Loeb, Harvardo astronomijos departamento pirmininkas. (Loebas nėra EHT komandos narys.) „Kai esi, niekada negali išeiti“.
Todėl neįmanoma nufotografuoti juodosios skylės interjero, nebent jums kažkaip pavyksta ten patekti. (Žinoma, jūs ir jūsų nuotraukos negalėsite jų sugrąžinti į išorinį pasaulį.)
Taigi, EHT vaizduoja įvykio horizontą, nubrėždamas juodosios skylės tamsų siluetą. (Greitai judančių dujų diskas, besisukantis aplink ir į juodąsias skylutes, skleidžia daug radiacijos, todėl tokie siluetai išsiskiria.)
„Mes laukiame fotonų praradimo“, - „Space.com“ sakė EHT mokslo tarybos narys Danas Marrone, Arizonos universiteto astronomijos docentas.
Projekto metu buvo ištirtos dvi juodosios skylės - M87 behemotas, turintis maždaug 6,5 milijardo kartų didesnę Žemės Saulės masę, ir mūsų pačių Paukščių Tako galaktikos centrinė juodoji skylė, žinoma kaip Šaulys A *. Pastarasis objektas, nors ir vis dar yra didžiulė juodoji skylė, yra bėgantis, palyginti su M87 žvėrimi, turintis vos 4,3 milijono saulės masių.
Abu šie objektai yra sunkūs taikiniai dėl didžiulio atstumo nuo Žemės. Šaulys A * yra maždaug 26 000 šviesmečių atstumu nuo mūsų, o M87 juodoji skylė yra už 53,5 milijono šviesmečių.
Žiūrint iš mūsų perspektyvos, Šaulio A * įvykių horizontas yra toks mažas, kad tai yra lygiavertė pamatyti oranžinį mėnulį ar galimybę skaityti laikraštį Los Andžele, kol jūs sėdite Niujorke “, - sakė Doelemanas. SXSW įvykis praėjusį mėnesį.
Joks stebėjimas negali įvykti nė vienas Žemės teleskopas, todėl Doelemanas ir likusi EHT komanda turėjo būti kūrybingi. Tyrėjai sujungė radijo teleskopus Arizonoje, Ispanijoje, Meksikoje, Antarktidoje ir kitose pasaulio vietose, sudarydami virtualų Žemės dydžio instrumentą.
Tiek daug duomenų
EHT komanda pasinaudojo šiuo megaskopu, norėdama ištirti dvi supermasyvias juodąsias skylutes dviem iki šiol trunkančioms savaitėms - vieną kartą 2017 m. Balandžio mėn. Ir vėl kitais metais. Nauji vaizdai atsirado po pirmo stebėjimo.
Yra svarių priežasčių, kodėl prireikė dvejų metų, kad pasirodytų pirmasis projekto rezultatas. Viena vertus, kiekvieną stebėjimo naktį buvo sugeneruota apie 1 petatatą duomenų ir gautas toks gabenimas, kad komanda turi perkelti savo informaciją iš vienos vietos į kitą senamadišku būdu.
„Nėra taip, kad mes galime perduoti šiuos duomenis internetu“, - SXSW renginyje sakė EHT projekto mokslininkas Dimitriosas Psaltis, Arizonos universiteto astronomijos profesorius. "Taigi tai, ką mes iš tikrųjų darome, mes pasiimame savo standžiuosius diskus ir„ FedEx "juos kaupiame iš vienos vietos į kitą. Tai daug greičiau nei bet koks kabelis, kurį kada nors galite rasti."
Žinoma, tai sulėtina ir apsunkina analizę. Pavyzdžiui, EHT teritorijos netoli Pietų ašigalio duomenys negalėjo išlipti iš Antarktidos iki 2017 m. Gruodžio mėn., Kai buvo pakankamai šilta, kad lėktuvai galėtų įlipti ir išlipti, sakė Marrone.
Koreguoti ir kalibruoti duomenis taip pat buvo sudėtinga, pridūrė jis. Atsižvelgiant į įspūdingą radinio pobūdį, komanda labai rūpinosi šiuo darbu.
„Jei ketinate pateikti didelę pretenziją dėl juodosios skylės atvaizdavimo, turite turėti didelių įrodymų, labai svarių įrodymų“, - sakė Doelemanas SXSW renginyje (kuris buvo EHT pastangų paaiškintojas, bet nepaskelbė) bet kokie rezultatai).
„O mes apie savo projektą dažnai galvojame, kad tokie žmonės kaip [Albertas] Einšteinas, [Arthuras] Eddingtonas [ir Karlas] Schwarzschildis tarsi peržiūri pečius“, - pridūrė jis, nurodydamas fizikus, padėjusius mūsų juodųjų skylių supratimo pradininkui. "Ir kai jūs turite šviestuvus, kurie praktiškai tikrina jūsų darbą, jūs tikrai norite jį teisingai sutvarkyti."
Ką visa tai reiškia
Psaltis teigė, kad EHT projektas turi du pagrindinius tikslus: pirmą kartą atvaizduoti įvykio horizontą ir padėti nustatyti, ar Einšteino bendrojo reliatyvumo teorijai reikia pataisų.
Prieš ateinant Einšteinui, gravitacija paprastai buvo laikoma paslaptinga jėga per atstumą. Bet bendras reliatyvumas apibūdina tai kaip erdvės-laiko deformaciją: Masyvūs objektai, tokie kaip planetos, žvaigždės ir juodosios skylės, sukuria savotišką sag erdvės metu, panašiai kaip boulingo rutulys, jei jis būtų pastatytas ant batuto. Netoliese esantys objektai eina šia kreivė ir priartėja prie centrinės masės.
Bendrasis reliatyvumas per šimtmetį išsilaikė neįtikėtinai gerai, išlaikydamas kiekvieną bandymą, kurį mokslininkai išmetė. Tačiau EHT pastebėjimai yra dar vienas išbandymas kraštutinėje srityje, kur prognozės gali nesutapti su tikrove. Taip yra todėl, kad astronomai gali apskaičiuoti numatomą įvykio horizonto dydį ir formą, naudodami bendrąją reliatyvumą, aiškino Psaltis.
Jei stebimas siluetas sutampa su teorija pagrįstomis simuliacijomis, „tada Einšteinas buvo šimtu procentų teisus“, - teigė Psaltis. "Jei atsakymas yra ne, tada mes turime pakoreguoti jo teoriją, kad ji veiktų su eksperimentais. Štai taip eina mokslas".
Ir šiandien mes sužinojome, kad bent jau šiuo metu nereikia jokių virpėjimų: EHT M87 stebėjimai atitinka bendrą reliatyvumą, teigė komandos nariai. Būtent įvykio horizontas yra beveik apskritas ir yra „tinkamas“ tos didžiulės masės juodosios skylės dydis.
„Turiu pripažinti, buvau šiek tiek apstulbęs, kad tai taip tiksliai atitiko mūsų pateiktas prognozes“, - per šios dienos spaudos konferenciją sakė EHT komandos narė Avery Broderick iš Vaterlo universiteto ir Kanados teorinės fizikos perimetro instituto. .
Be abejo, toks pagrindimas yra gyvybiškai svarbus mokslo procesui. Iš tiesų, vienas iš didžiausių EHT indėlių bus geresnės informacijos pateikimas teorijoms ir modeliavimui, sakė Loebas.
„Fizikos atlikimas yra dialogas su gamta“, - sakė jis. "Mes tikriname savo idėjas, palygindami jas su eksperimentais; eksperimentiniai duomenys yra nepaprastai svarbūs".
Nauji rezultatai taip pat turėtų padėti mokslininkams geriau susitvarkyti su juodosiomis skylėmis, sakė jis ir kiti tyrėjai. Pvz., EHT vaizdai greičiausiai išryškins didelę įtaką tam, kaip dujos spiralės patenka į juodosios skylės vingį. Šis susikaupimo procesas, dėl kurio gali atsirasti galingi radiacijos srautai, yra mažai suprantamas, sakė Loebas.
Be to, įvykio horizonto forma gali parodyti, ar sukasi juodoji skylė, sakė Fiona Harrison iš Kalifornijos technologijos instituto, pagrindinė NASA juodųjų skylių tyrėja Branduolinio spektroskopinio teleskopo masyvas („NuSTAR“) misija.
„Netiesiogiai padarėme išvadą apie juodųjų skylių sukimąsi“, - „Space.com“ sakė Harrisonas, kuris nėra EHT komandos narys. EHT vaizdai suteikia „tiesioginį testą, kuris labai jaudina“, - pridūrė ji.
Šiandien EHT duomenys atskleidė, kad juodoji skylė M87 sukasi pagal laikrodžio rodyklę.
Projektas taip pat turėtų parodyti, kaip materija pasiskirsto aplink juodąją skylę, o EHT stebėjimai ilgainiui galėtų išmokyti astronomus apie tai, kaip supermasyviosios juodosios skylės formuoja jų priimančiosios galaktikos evoliuciją per ilgą laiką, sakė Harisonas.
EHT rezultatai taip pat gerai derinami su Lazerinis interferometras. Gravitacinių bangų observatorija (LIGO), kuris aptiko erdvės ir laiko bangas, atsirandančias dėl susijungimų, kuriuose juodosios skylės yra tik keliasdešimt kartų masyvesnės už saulę.
"Nepaisant skirtingo milijardo faktoriaus, žinomos juodosios skylės sutampa su vienu aprašymu", - šiandien sakė Broderickas. "Didelės ir mažos juodosios skylės yra panašios svarbiais būdais. Tai, ko mes išmokome iš vieno [tipo], būtinai taikoma ir kitai."
O jei jums įdomu, Šaulys A *: EHT komanda tikisi netrukus gauti tos supermasyvios juodosios skylės vaizdus, šiandien sakė Doelemanas. Tyrėjai pirmiausia pažvelgė į M87, ir tai yra šiek tiek lengviau išspręsti nei Šaulys A *, nes jis mažiau kinta per trumpą laiką, paaiškino jis.
Nauja perspektyva?
Tada yra platesnis naujai išleistų vaizdų patrauklumas - kaip jie kalba tiems, kurie nesame astrofizikai.
EHT komandos nariai ir išorės mokslininkai teigė, kad indėlis šioje arenoje gali būti reikšmingas. Nuotraukos gali pakeisti požiūrį į save ir savo vietą visatoje “, - pažymėjo Marrone, remdamasi garsiąja„ Žemės pakilimo “nuotrauka, kurią 1968 m. Gruodžio mėn. Padarė„ Apollo 8 “astronautas Billas Andersas. Šis vaizdas suteikė masėms žvilgsnį į mūsų planetą kaip tai iš tikrųjų yra - vienišas gyvenimo užrašas begalinėje tamsos jūroje - plačiai pripažįstamas kaip pagalba skatinant aplinkos judėjimą.
Matyti realią juodąją skylę - ar šiaip jos siluetą - „yra mokslinės fantastikos dalykas“, - teigė Harisonas. Ir mes matėme tik keletą pirmųjų projekto nuotraukų, ji pridūrė: „Jie tik tobulės“.
- Astronomai pirmą kartą peržvelgs juodąją skylę su „Horizontaliuoju teleskopu“
- Ši didžiulė juoda skylė sukasi per pusę šviesos greičio!
- 8 nesuprantamos astronomijos paslaptys
Mike'o Wallo knyga apie svetimo gyvenimo paieškas “Ten"(Grand Central Publishing, 2018; iliustruota Karlas Tate'as), nebėra. Sekite jį „Twitter“ @michaeldwall. sekite mus Tviteryje @Spacedotcom arba Facebook.
