Kansainvälinen radionähtitieteilijöiden ryhmä ilmoitti tänään (10. huhtikuuta) ensimmäisen lähikuvan mustasta aukosta.
Se on supermassiivinen musta aukko galaksin Neitsyt A: n (kutsutaan myös Messier 87 tai M87) keskellä, ja se on niin suuri - niin leveä kuin koko aurinkokuntamme -, että jopa 53 miljoonan valovuoden päässä se näyttää yhtä suurelta taivaalla Jousimiehenä A *, pienempi, mutta silti melko supermassiivinen musta reikä oman galaksissamme keskellä. Tämä ilmoitus on ensimmäinen tulos huhtikuussa 2017 alkaneesta yrityksestä, joka kattaa kaikki maapallon suuret radioteleskoopit - nimeltään yhdessä Event Horizon Telescope.
Joten jos nämä esineet ovat niin valtavia ja kaukoputket olivat jo siellä, miksi tutkijat keksivät miten kuvata ne vasta äskettäin? Ja kun he tajusivat sen, miksi kuvan luominen kesti kaksi vuotta?
Ensimmäiseen kysymykseen vastaaminen yksinkertaisesti: Tämän kokoiset mustat aukot ovat hyvin harvinaisia. Jokaisella suurella galaksilla uskotaan olevan vain yksi sen keskellä. Ne ovat tyypillisesti melko tummia, varjostettu tiheän aineen ja tähdet pilvistä. Ja jopa lähin, omassa galaksissamme, on 26 000 valovuotta maasta.
Mutta uusi kuva ei paljasta ensimmäisiä valoja, jotka ihmiset ovat havainneet mustasta aukosta. (Ja kuvaa ei ole tehty valosta, kuten tyypillisesti kuvittelemme; kaukoputken havaitsemat sähkömagneettiset aallot ovat erittäin pitkiä radioaaltoja. Jos olisit kuitenkin lähempänä mustaa reikää, näkisit myös näkyvän valon varjon.)
Jo vuonna 1931 Armagh-observatorion ja planetaarion mukaan fyysikko Karl Jansky huomasi, että Linnunradan sydämessä oli valoisa radioaallon aktiivisuuden piste. Fyysikot epäilevät nyt voimakkaasti, että tämä kohta on supermassiivinen musta aukko. Tuosta löytöstä lähtien fyysikot ovat kauan havainneet muita mustia aukkoja radioaktiivisuudellaan.
Uutta on se, että Event Horizons -teleskooppi kuvansi mustan aukon muodostaman varjon vasten esineen lisääntymislevyn ympäröivää, hehkuvaa ainetta (kuuma aine, joka putoaa nopeasti kohti mustan aukon tapahtumahorisonttia). Se on fyysikoille jännittävää, koska se vahvistaa joitain tärkeitä ajatuksia siitä, minkä varjon pitäisi näyttää, mikä puolestaan vahvistaa sen, mitä tutkijat uskoivat jo mustista reikistä.
Varjojen kuvaamiseksi astrofysiikien piti havaita noita radioaaltoja ennennäkemättömällä yksityiskohtaisuudella. Yksikään radioteleskooppi ei pystynyt tekemään sitä. Mutta fyysikot keksivat kuinka yhdistää ne kaikki ympäri maapalloa toimimaan yhdessä jättiläisellä kaukoputkella, kuten Harvardin yliopiston astrofysiikko ja Event Horizon-teleskoopin johtaja Sheperd Doeleman sanoi National Science Foundationin tiedotustilaisuudessa.
Jokainen radioteleskooppi sieppasi valtavan määrän saapuvia radiofotoneja, mutta sen sijaan, että se olisi niin lähellä yksityiskohtia, että havaittaisiin sen lisäyslevyn ympäröimän mustan aukon varjo. Mutta jokaisen kaukoputken näkökulma kuvaan oli hieman erilainen. Joten tutkijat yhdistivät huolellisesti hiukan erilaisia tietojoukkoja ja vertasivat atomikellojen avulla, kun radiofotonit saapuivat eri instrumentteihin. Tällä tavoin fyysikot pystyivät teasemaan mustan aukon signaalin melusta.
Teleskoopit keräsivät kuvan tuottamiseen käytetyn todellisen tiedon vain kolmen päivän aikana huhtikuussa 2017. Tämä oli yhteensä yli viisi petatavua eli noin yhtä paljon tietoa kuin koko kongressikirjasto. Se tallennettiin laajaan kovalevykokoelmaan, jonka kokonaismäärä oli tonneina, astrofysiikko Dan Marrone, yksi projektin yhteistyökumppaneista, sanoi tiedotustilaisuudessa.
Tätä tietoa on niin paljon, että sen lähettäminen Internetissä oli melko mahdotonta, hän sanoi. Sen sijaan fyysikot keräsivät tiedot kaikki yhdessä paikassa lähettämällä fyysisesti kiintolevyt.
Tutkijat viettivät seuraavan vuoden tietokoneiden avulla tarkentaa ja tulkita tietoja, kunnes tämä kuva syntyi, Marrone sanoi. He viettivät vuoden jälkeisen ajan tulosten tarkistamiseen ja kirjoittamiseen. Ilmakehän vesi, hajautetut radiofotonit muista lähteistä ja jopa pienet virheet kaukoputken tiedoissa kaikki ovat epätoivoisia tietojen hämmentämiseksi. Suurin osa projektin työstä koostui siis huolellisesta matematiikasta kaikkien näiden virheiden ja tietojen melun huomioon ottamiseksi, ja työ paljasti hitaasti kuvan, joka piiloutui näiden kysymysten takana.
Joten tietyssä suhteessa valokuvan ottaminen mustasta aukosta tapahtuu melko nopeasti. Se kehittää sitä, joka vie erittäin kauan.
