Astronomové organizovali dalekohledy s rádiovou anténou po celém světě do virtuální kamery s velikostí Země pro odvážný nový experiment, který se pokoušel dodat vůbec první snímek černé díry. Spolupráce dalekohledu je nastavena na učinit velké oznámení výsledků tento týden, a členové také popsali svůj výzkumný přístup na přednášce v březnu.
Černé díry jsou extrémní osnovy v časoprostoru, které jsou tak silné, že jejich masivní gravitace ani nedovolí úniku světla, jakmile se dostane dostatečně blízko.
Astronomská myšlenka je vyfotografujte kruhovou neprůhlednou siluetu černé díry obsazení na světlé pozadí. Hrana stínu je horizontem události, bod černé díry bez návratu. Obrázek stojí za tisíc slov a fotografie černé díry by byla důležitým nástrojem pro pochopení astrofyziky, kosmologie a role černých děr ve vesmíru.
Pokud by astronaut položil na povrch Měsíce oranžovou barvu, citrusové plody by bylo velmi obtížné vidět ze Země. Černé díry jsou stejně těžké na místě, řekl Sheperd Doeleman, projektový ředitel ambiciózního nového projektu s názvem Event Horizon Telescope.
Doeleman tuto anekdotu sdílel s publikem na panelu na festivalu South by Southwest (SXSW) v Austinu v Texasu minulý měsíc. Doeleman a spolupracovníci Sera Markoff, Peter Galison a Dimitrios Psaltis osvětlili, jak projekt funguje během akce SXSW, “EHT: Planetární snaha vyfotografovat černou díru."
Černé díry jsou masivní struktury ve srovnání s planetami a lidmi. Ale to, co se nám zdá velké, je v galaktickém měřítku malinké. Fotografování horizontu události černé díry je tedy komplikované.
„Jeden z cílů EHT je asi 10 procent velikosti naší sluneční soustavy,“ řekla během panelu Sera Markoff, astrofyzikka z amsterdamské univerzity. Zavolala supermasivní černá díra ve středu Mléčné dráhy Střelec A *, je o velikosti orbity Merkuru, dodal Doeleman.
Pokud by kosmická loď mohla z astronomů z Mléčné dráhy, která je asi 50 miliardkrát větší než Střelec A *, podle Markoffa asi zdrhnout, pak by odhalení této černé díry mezi miliardami jiných hvězd a planet v galaxii bylo docela složité.
Aby pozoroval supermasivní černou díru ve středu galaxie Mléčná dráha, nebo si prohlédl další z cílů projektu - supermasivní černou díru v jádru supergiantní eliptické galaxie Messier 87 - tým EHT musel přeměnit Zemi na virtuální dalekohled plošina. Je to proto, že síla dalekohledu k rozlišení obrázků je omezena na velikost jeho misky a pomocí řady nástrojů po celém světě tým účinně rozbíjí misku a rozptyluje kusy po celém světě, aby vytvořil jedno velké oko.
Observatoře radioteleskopu zapojené do pozorování EHT v roce 2017 byly ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array v Chile; APEX (Atacama Pathfinder Experiment) v Chile; IRAM 30m (Institut de RadioAstronomie Millimétrique) ve Španělsku; LMT (Large Millimeter Telescope) v Mexiku; SMT (Submillimeter Telescope) v Arizoně, JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) na Havaji, SMA (SubMillimeter Array) na Havaji a SPT (South Pole Telescope) v Antarktidě.
Koordinovaná pozorování byla také prováděna v rentgenových a gama paprskových pásmech.
Střelec A * je nečinný, což znamená, že aktivně nespotřebovává mnoho blízkých hvězd a plynu a uvolňuje záření. Uvnitř Messier 87 se skrývá aktivní černá díra. Aby se dalekohledy daly pozorovat v sousedních černých dírách a těch, které se chrlily dál, musí pozorovat „celý rozsah elektromagnetického spektra, od rádia až po paprsky gama,“ řekl Markoff.
Byl Einstein 100% v pořádku?
V jádru projektu chce jeho 200 vědců odpovědět na dvě otázky, podle Psaltis, astronoma a fyzika na arizonské univerzitě. První je jednoduše, pokud je možné fotografovat černou díru. Druhou důležitou věcí, kterou se ptají, je, zda měl Einstein pravdu o tom, jak se černé díry chovají.
"Einstein nám před 100 lety přesně řekl, jaká by měla být velikost a tvar tohoto stínu [černé díry]. Kdybychom mohli přes tento stín položit vládce, mohli bychom otestovat Einsteinovu teorii hranice černé díry," Řekl Doeleman.
Tým také chtěl vytvořit modely, které by popisovaly černé díry za různých okolností, které pak budou porovnány s pozorováním EHT.
V práci popsané na SXSW použil tým grafické jednotky (GPU), stejně jako jednotky používané ve vašich oblíbených konzolách pro videohry nebo v počítači, k modelování všech hypotetických variant prostředí černé díry. Produkovali stovky gigabajtů 3D objemových dat, aby modelovali možnosti. Psaltis řekl, že fotony, plazma, plyn a magnetická pole jsou popsána v předpovědi černé díry.
Jakmile jeden dostane, tým může porovnat obraz stínu černé díry s různými scénáři zpracovanými GPU, aby provedl co nejrealističtější simulaci chování černé díry na základě našeho současného chápání fyziky.
„Co pro nás může obrázek černé díry udělat, pokud to dokážeme získat, by bylo vzít něco nejextrémnějšího, nejpodivnější předpověď obecné relativity, jednoho z velkých úspěchů lidské mysli, a zkombinovat ji s nejpokrokovější elektronikou s planetární škálou spolupráce s nejpokročilejšími statistikami a novými zobrazovacími technikami, “řekl během panelu Galison, profesor Harvardské univerzity. "Je to jako vyrobit nový fotoaparát s novým druhem filmu, nový druh objektivu, kombinovat jej s jinými fotoaparáty, najednou, a pokud by se to mohlo stát, kdybychom se mohli skutečně dostat dovnitř a vidět těsně k obzoru . “
Galison dodal, že první obrázek černé díry by dokázal, za stínem pochybnosti - zamýšlel slovní hříčka -, že tyto chrličanské, mocné a nepolapitelné struktury existují.
- Tajemný výbuch „krávy“ ve vesmíru může odhalit narození černé díry
- Tato Trippy simulace ukazuje, jak monstrum černé díry září, než se srazí
- Zřídkakdy je vidět středně těžká černá díra
