Event Horizon Telescope, maailmanlaajuisen yhteistyön avulla taottu kahdeksan maapallon radioteleskoopin planeettasuuntainen joukko, valloitti tämän kuvan galaksin M87 keskustassa olevasta supermassiivisesta mustasta aukosta ja sen varjoista.
(Kuva: © EHT -yhteistyö)
Tapahtumahorizon-teleskooppi projekti ei lepää laakereillaan.
EHT-yhteistyö paljasti huhtikuussa 2019 ensimmäisen kerran kuva mustasta aukosta, joka vangitsi behemotin galaksin M87 sydämessä. Projekti oli toiminut tuolloin kaksi vuosikymmentä, mutta paljastaminen ei merkinnä huipentumaa tai huipentumaa. Pikemminkin se oli käännekohta, ikkunan avaaminen vielä mielenkiintoisimmille löytöille, joukkueen jäsenet kertoivat.
"Katsomme takaisin tähän 20 vuoteen - nyt tiedätte, me kaikki juomme sateenvarjojuomia jonnekin - ja uskon, että tunnustamme M87-kuvan vasta alkua", EHT: n perustajajohtaja Shep Doeleman, tähtitieteilijä Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksessa (CfA) Massachusettsissa, kertoi 10. huhtikuuta webcast-tapahtumassa, jossa vietettiin kuvan paljastamisen yhden vuoden vuosipäivää.
"Se todella on vasta alkua", Doeleman lisäsi. "Uskon, että löytö jatkaa liikkumistaan."
Isot mustan aukon tavoitteet
Seuraava iso hetki saattaa koskea oman Linnunradan galaksiamme supermassiivisuutta musta aukko, joka tunnetaan nimellä Jousimies A * tai lyhyemmin Sgr A *. EHT-ryhmä on tarkkaillut Sgr A *: ta, mutta ei ole vielä pystynyt tuottamaan kuvaa tiedoista.
Mustan aukon valokuvaaminen on paljon enemmän tekemistä kuin pelkkä osoittaminen ja kuvaaminen. EHT yhdistää kahdeksan radioteleskoopin tietoja ympäri maailmaa, jotka on kytketty muodostamaan Maan kokoinen virtuaalinen megaskooppi. Ryhmä suunnittelee algoritmeja kaiken tämän tiedon ymmärtämiseksi integroimalla ne muodostamaan mustan aukon kuvaavan kuvan tapahtumahorisontti - "paluupiste", jonka ulkopuolelle mikään, edes valo, ei pääse. (Musta aukon sisätilojen kuvaaminen on mahdotonta, ellet ole itse siellä, mikä ei ole suositeltavaa.)
Tällainen työ on vaivalloista ja aikaa vievää; Esimerkiksi M87-tiedot, jotka mahdollistivat viime vuoden kuvan, koottiin vuonna 2017. Ja Sgr A * on edelleen vaikeampi tavoite, vaikka se onkin paljon lähempänä meitä (26 000 valovuotta verrattuna M87: n 55 miljoonaan valovuoteen). Sgr A * on suhteellisen kevyt supermassiivinen musta aukko, joka kantaa "vain" 4,3 miljoonaa aurinkoa ja toimii siksi lyhyemmällä aikavälillä kuin 6,5 miljardin aurinkokerran M87-hirviö.
"Yksi Jousimiehen A * haasteista on, että se kehittyy niin nopeasti illan aikana", Doeleman sanoi. "Joten kehitämme uusia algoritmeja, jotka voivat erityisesti käsitellä tätä lisätäksesi aikavaihtelua mallintamiseen. Se vie vain enemmän aikaa."
Sgr A *: n lisääminen valokuva-albumiin on EHT-ryhmän jäsenten ensisijainen tavoite osittain siksi, että he haluavat katsoa niin erilaista kohdetta kuin M87: n supermassiivinen musta reikä. Mutta hankkeen tavoitteet eivät lopu tähän. Yhteistyön tavoitteena on kaksinkertaistaa EHT-kaukoputkien lukumäärä luomalla "seuraavan sukupolven EHT", joka siirtää löytön seuraavalle tasolle.
Muunnettu megaskooppi "antaa meille vieläkin terävämpiä näkymiä ja antaa meidän tehdä ensimmäisiä elokuvia mustista reikistä", Doeleman sanoi.
Seuraavan sukupolven EHT tuo tutkijoille entistä enemmän mustia aukkoja. Ja se voisi jopa antaa joukkueelle mahdollisuuden lähentää mustan aukon "fotonirengasta", omituista rakennetta, joka näyttää sisältävän äärettömän, tietopakatun subringsekvenssin. Tällaiset perusteelliset havainnot "mahdollistaisivat Einsteinin teorioiden äärimmäisen tarkan testauksen ja jopa spinin poiston", Doeleman sanoi.
Se olisi todella iso asia. "Supermassiiviset mustat aukot ovat alkuaineita, joita kuvataan vain niiden koon ja pyörimisen perusteella", EHT-ryhmän jäsen Michael Johnson, myös CfA, sanoi huhtikuun 10. päivän tapahtumassa. EHT-havainnot sallivat tutkijoiden jo naulata massaa, joten myös spinin saaminen mahdollistaisi tutkijoiden todella saada tavarat näiltä kevyesti syöviltä hirviöiltä.
Seuraavan sukupolven EHT tarjoaa myös muita etuja, Doeleman ja Johnson sanoivat. Esimerkiksi päivitetyn kumppanuuden tulisi antaa yhteistyölle mahdollisuus saada paljon parempi käsitys mustien reikien suihkusta, hiukkaspalkeista, jotka behemotit räjäyttävät melkein valon nopeudella.
Yhteistyö on jo saanut rahoitusta Yhdysvaltain kansalliselta tiedesäätiöltä saada pallo liikkumaan seuraavan sukupolven EHT: ssä. Tavoitteena on saada lopullinen suunnittelu paikoilleen kolmen tai neljän vuoden kuluessa ja saada kaikki valmiiksi ennen vuosikymmenen loppua, Doeleman sanoi. (Muuten uudet ruokia eivät ole ainoa tapa parantaa EHT: tä. Resoluutiota voidaan parantaa myös tarkkailemalla kohteita useilla sähkömagneettisilla taajuuksilla, Doeleman ja Johnson sanoivat.)
EHT saattoi saada vielä uuden potkun sen jälkeen. Megaskoopin ulottuvuuden laajentaminen avaruuteen lisäisi huomattavasti sen ratkaisemisvoimaa, ja joukkue etsii tapoja tehdä juuri tämä. Yhteistyössä tutkitaan mahdollisuuksia sisällyttää jo olemassa olevia avaruusomaisuuksia sekä asentaa uusia, omistettuja operaatioita, Johnson sanoi.
Yhden instrumentin lisääminen geosynkroniselle kiertoradalle, yli 22 000 mailia (35 400 km) planeettamme yläpuolelle, olisi merkitystä. "Ja sitten, ehdottomasti, kun pääset ulos kuu - siellä mielestäni todella tarkastellaan täysin uutta tiedettä ", Johnson kertoi Space.comille viime kuussa, kun EHT-tiimi ilmoitti sen fotonirenkaan tulokset. (Etäisyys olisi noin 10 kertaa kauempana; kuu on keskimäärin 238 855 mailia tai 384 400 km maasta.)
Kuoppa tiellä
Koronaviruspandemia on tehnyt polun kohti tulevia EHT-löytöjä kovempaa kuin se olisi tavallisesti ollut: Projektin Vuoden 2020 tarkkailukampanja lopetettiin koska useat osallistuvat piirit suljetaan terveys- ja turvallisuussyistä. (Projekti kerää tietoja vain kerran vuodessa ikkunan aikana maaliskuussa ja huhtikuussa, kun sää on yleensä hyvä kaikilla sen laajalle levinneillä havaintopaikoilla.)
Peruutus oli oikea liike, Doeleman sanoi. Mutta se oli "sydäntäsärkyvää", hän lisäsi etenkin siksi, että tämän vuoden havaintoihin olisi kuulunut ensimmäistä kertaa Grönlannin, Arizonan ja Ranskan Alppien soittimista. Joten 2020-kampanjassa olisi ollut esillä laajennettu, tehokkaampi 11-laajuinen EHT.
Mutta joukkue voi silti tehdä paljon data-analyysejä ja alkaa perustaa ensi vuoden havaintoille, Doeleman painotti. Joten tutkijoiden alkoholijuomat eivät ole kaukana murtumista.
"Yhteistyössä nyt ei ole epätoivoa. Uskon, että kärsimys yhdistää meidät", Johnson sanoi.
"Karl Schwarzschild löysi mustan aukon ratkaisun kaivoissa ensimmäisen maailmansodan aikana", hän sanoi viitaten saksalaiseen fyysikkoon, joka keksi ensimmäisen tarkan ratkaisun Einsteinin yleiset suhteellisuusyhtälöt. "Joten tiede jatkuu, ja mielestäni sillä on tärkeä rooli jopa näiden haasteiden keskellä."
- Tämä valtava musta aukko pyörii puolessa valon nopeudella!
- Event Horizon Telescope -tiimi voitti 3 miljoonan dollarin läpimurtopalkinnon eeppisistä mustan aukon kuvista
- 8 hämmästyttävää tähtitieteen mysteerejä
