Event Horizon Telescope, en planskalig uppsättning av åtta markbaserade radioteleskop smidda genom internationellt samarbete, fångade denna bild av det supermassiva svarta hålet och dess skugga som är i mitten av galaxen M87.
(Bild: © EHT Collaboration)
De Event Horizon Telescope projektet vilar inte på sina lagrar.
I april 2019 avslöjade EHT-samarbetet den första bilden av ett svart hål, som fångade betemot i hjärtat av galaxen M87. Projektet hade arbetat i det ögonblicket i två decennier, men avslöjandet markerade varken ett klimaks eller en kulmination. Snarare var det en vändpunkt, öppningen av ett fönster mot ännu mer spännande upptäckter, sa teammedlemmarna.
"Vi kommer att se tillbaka på de här 20 åren från och med nu - du vet att vi alla dricker paraplydrinkar någonstans - och jag tror att vi kommer att känna igen M87-bilden som bara början," grundade EHT: s grundare Shep Doeleman, en astronom vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Massachusetts, berättade för reportrar den 10 april under en webcast-händelse som firar ett års jubileum för fotonets avtäckning.
"Det kommer verkligen att vara bara början", tillade Doeleman. "Jag tror att upptäckten kommer att fortsätta rulla vidare."
Stora ambitioner i svart hål
Nästa stora ögonblick kan involvera vår egen Vintergalaxens supermassiv svart hål, som kallas Skytten A *, eller Sgr A * för kort. EHT-teamet har observerat Sgr A * men har ännu inte kunnat generera en bild från data.
Att fotografera ett svart hål är mycket mer involverat än att bara peka och skjuta. EHT kombinerar data från åtta radioteleskoper runt om i världen, som är länkade till ett virtuellt megaskop på jordens storlek. Teamet tar fram algoritmer för att förstå all denna information och integrerar den för att skapa en bild som visar det svarta hålets händelsehorisont - "punkten med ingen återvändande" utöver vilken ingenting, inte ens ljus, kan undkomma. (Det är omöjligt att fotografera ett interiör i ett svart hål, såvida du inte är där själv, vilket inte rekommenderas.)
Sådant arbete är noggrant och tidskrävande. till exempel samlades M87-uppgifterna som möjliggjorde förra årets bild 2017. Och Sgr A * är ett tuffare mål fortfarande, även om det är mycket närmare oss (26 000 ljusår kontra 55 miljoner ljusår för M87). Sgr A * är ett relativt lätt viktigt supermassivt svart hål, med massan av "bara" 4,3 miljoner solar, och arbetar därför på kortare tidsskalor än M87-monstret med 6,5 miljarder solmassa.
"En av utmaningarna för Skytten A * är att den utvecklas så snabbt under en kväll," sade Doeleman. "Så vi utvecklar nya algoritmer som specifikt kan hantera det för att lägga till en tidsvariabilitet i modelleringen. Det tar bara mer tid."
Att lägga till Sgr A * till fotoalbumet är en hög prioritet för EHT-gruppmedlemmarna, delvis eftersom de är angelägna om att titta på ett objekt så annorlunda än M87s supermassiva svarta hål. Men projektets ambitioner slutar inte där. Samarbetet planerar att fördubbla antalet bestående EHT-teleskop och skapa en "nästa generations EHT" som kommer att driva upptäckten till nästa nivå.
Det modifierade megaskopet "kommer att ge oss ännu skarpare vyer och låt oss göra de första filmerna av svarta hål," sade Doeleman.
Nästa generation EHT kommer att göra ännu fler svarta hål inom räckhåll för forskarna. Och det kan till och med göra det möjligt för teamet att zooma in på ett svart håls "fotonring", en bisar struktur som verkar innehålla en oändlig informationspackad sekvens av subrings. Sådana fördjupade observationer skulle "tillåta ultraexakta tester av Einsteins teorier och till och med extraktion av snurr," sade Doeleman.
Det skulle verkligen vara en stor sak. "Supermassiva svarta hål är elementära objekt som endast beskrivs av deras storlek och rotation", säger EHT-teammedlem Michael Johnson, också CFA, under evenemanget 10 april. EHT-observationer gör det redan möjligt för forskare att spika ned massan, så att även snurrning skulle göra det möjligt för forskare att verkligen få varorna på dessa lätt skrämmande monster.
Nästa generation EHT kommer också att ge andra fördelar, sade Doeleman och Johnson. Till exempel bör det uppgraderade partnerskapet göra det möjligt för samarbetet att få en mycket bättre förståelse av svarthålstrålar, strålar av partiklar som behemoths spränger ut med nästan ljusets hastighet.
Samarbetet har redan säkrat finansiering från U.S. National Science Foundation för att få bollen att rulla på nästa generella EHT. Målet är att få en slutlig design på plats inom tre eller fyra år och ha allt igång innan decenniets slut, sa Doeleman. (Nya rätter är förresten inte det enda sättet att öka EHT. Resolutionen kan också förbättras genom att observera mål i flera elektromagnetiska frekvenser, sade Doeleman och Johnson.)
EHT kunde få ytterligare en boost efter det. Att utöka megaskopets räckvidd ut i rymden skulle kraftigt öka dess upplösningskraft, och teamet undersöker sätt att göra just det. Samarbetet undersöker möjligheten att införliva redan befintliga rymdtillgångar och montera nya dedikerade uppdrag, sade Johnson.
Att lägga till ett enda instrument i en geosynkron bana, mer än 22 000 mil (35 400 kilometer) över vår planet, skulle göra en skillnad. "Och då, säkert, när du kommer ut till månen - det är där jag tror att vi verkligen skulle titta på helt ny vetenskap, "sa Johnson till Space.com förra månaden, när EHT-teamet tillkännagav dess fotonring resultat. (Det avståndet skulle vara ungefär tio gånger längre; månen är i genomsnitt 238.855 miles, eller 384.400 km, från Jorden.)
En bult i vägen
Coronavirus-pandemin har gjort vägen mot framtida EHT-upptäckter ojämnare än vad det vanligtvis skulle ha varit: Projektets 2020-observatörskampanjen avbröts eftersom flera av de deltagande områdena stängs av hälso- och säkerhetsskäl. (Projektet samlar data bara en gång per år, under ett fönster i mars och april när vädret tenderar att vara bra på alla dess utbredda observationsplatser.)
Avbokningen var rätt drag, sa Doeleman. Men det var "hjärtskärande", tillade han, särskilt för att årets observationer skulle ha inkluderat första gången bidrag från instrument i Grönland, Arizona och de franska Alperna. Så, 2020-kampanjen skulle ha innehöll en utvidgad, kraftfullare 11-omfattnings EHT.
Men teamet kan fortfarande göra en hel del dataanalys och börja lägga grunden för nästa års observationer, betonade Doeleman. Så, andar bland forskarna är långt ifrån trasiga.
"I hela samarbetet nu finns det inte en ton av förtvivlan. Jag tror att vi är slags enade av lidandet," sade Johnson.
"Svarthålslösningen härleddes av Karl Schwarzschild i skyttegraven under första världskriget," sade han och hänvisade till den tyska fysikern som kom med den första exakta lösningen på Einsteins allmänna relativitetsekvationer. "Så, vetenskapen fortsätter, och jag tror att den har en viktig roll även i dessa utmaningar."
- Detta enorma svarta hål snurrar med halva ljusets hastighet!
- Event Horizon Telescope-teamet vinner 3 miljoner dollar genombrottpris för episka svarta hålbilder
- 8 förbryllande astronomimysterier
