Det internationella Event Horizon Telescope (EHT) -konsortiet, som syftar till att fånga de första bilderna av svarta hålkanter, släppte sina första resultat idag (10 april). Hemligheten med projektets framgång är hur det länkar radiofat över hela världen för att skapa ett virtuellt teleskop om jordens storlek.
Svarta hål har gravitationella drag så kraftfulla att tidigare trösklar kända som deras händelse horisonter, ingenting kan fly, inte ens ljus. Även om detta betyder att svarta hål helt enkelt verkar svart, syftar forskarna fortfarande till att fånga de bästa bilderna de kan av föremålens omgivning, som kan glöda med ljus. Dessa bilder kan avslöja hemligheter om den mystiska strukturen i svarta hål och hur de påverkar deras miljöer.
EHT syftar till bild supermassiva svarta hål miljoner till miljarder gånger solens massa. Till exempel är det svarta hålet Skytten A *, i mitten av Vintergatan, cirka 4,3 miljoner gånger massan av vår sol, medan det svarta hålet i hjärtat av M87-galaxen, som det nu har släppt en bild av, är cirka 6 miljarder solmassor.
EHT jaktar på en skugga eller silhuett mot en ljus bakgrund - konturerna av händelseshorisonten. Även om skytten av Skytten A * är ungefär 30 gånger solens diameter, ligger detta svarta hål ungefär 26 000 ljusår från Jorden, och så, från vårt perspektiv, är skuggan ungefär samma storlek som en apelsin skulle dyka upp på måne. Det svarta hålet i hjärtat av M87 är cirka 2 000 gånger längre bort från jorden än Skytten A * och är därmed ännu svårare att se (även om den är mycket större).
Dessutom är svarthålskuggor mycket svaga när det gäller att sända radiosignaler av intresse för EHT. Att fånga tillräckligt med energi från Skytten A * för att tända en 1-watts glödlampa under 1 sekund skulle ta en av projektets antenner cirka 250 miljoner år.
För att avbilda dessa svarta hål har EHT radioteleskoper runt om i världen, från USA till Mexiko till Chile till Sydpolen, och observerar samma mål samtidigt. Genom att samla in data unisont och sammanfoga dem kan detta nätverk fungera som ett enda stort teleskop, ett som förhoppningsvis har tillräckligt med förstorande kraft för att upptäcka ännu avlägsna, dunkla föremål.
Under 2017 inkluderade projektet åtta radioobservatorier, och ytterligare tre förväntas ansluta sig till 2020. "Genom att ha så många observatorier som möjligt kan du förbättra bilden," berättade Avi Loeb, ordförande för astronomi vid Harvard University. com. (Loeb är inte medlem i EHT-teamet.)
För att säkerställa att radioteleskopen verkar synkroniseras, stämplar var och en sina data med hjälp av atomklockor som avfyrar strålar (mikrovågslaser) vid vätgas. Atomerna i denna gas vinglar med en exakt frekvens, precis som svängande pendlar gör i farfar klockor. Atomklockorna som är beroende av dessa vätgasmaskiner är utomordentligt stabila och förlorar bara cirka 1 sekund vart 100 miljoner år.
Forskare har länge haft nätverk med flera teleskop fungerar som enstaka stora teleskop, en teknik känd som mycket lång baslinjeinterferometri. Men en viktig utmaning med att utforma EHT var att arbeta med de relativt högfrekventa radiovågorna som behövs för att avbilda dessa svarta hål.
"Den hastighet som data registreras med Event Horizon Telescope är åtminstone en storleksordning snabbare än gammal mycket lång baslinjeinterferometri, men med moderna datorer blev detta möjligt," sade Loeb.
De största utmaningarna som Event Horizon Telescope hade att hantera kan dock inte ha varit tekniska utan sociala.
"Jag skulle säga att det största resultatet med detta projekt är att kunna samordna olika observatorier i olika länder runt om i världen," sa Loeb. "Astronomer är ganska konkurrenskraftiga och att övertyga hundratals av dem att arbeta tillsammans och ta reda på vem ledaren är, varför den personen ska vara ledaren och hur de alla ska få kredit är ganska en utmaning."
- Black Hole Quiz: Hur väl känner du naturens konstigaste skapelser?
- Astronomer att kika in i ett svart hål för första gången med Event Horizon Telescope
- Detta enorma svarta hål snurrar på halva ljusets hastighet!
