vůbec první obrázek z černé díry, je propuštěn dnes. Tento monumentální úspěch byl částečně umožněn klíčovým vedením a financováním Centra pro astrofyziku / Harvard & Smithsonian (CfA).
Event Horizon Telescope, nebo EHT, je globální pole radioteleskopů zahrnující desítky institucí a stovky vědců. Průlomový objev EHT je obrazem supermasivní černé díry Messier 87 (M87) ve středu hvězdokupy galaxie Panny, vzdálené 55 milionů světelných let. Tato černá díra obsahuje 6,5 miliard násobek hmotnosti zemského slunce.
v Astrophysical Journal Letters dnes vychází šest článků, které popisují tento průkopnický výsledek.
Nachází se v Cambridge, Massachusetts, CfA (dříve Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) je spolupráce mezi Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) a Harvard College Observatory.
„To se splní náš sen, aby se první snímek černé díry,“ řekl Pastýři (Shep) S. Doeleman, ředitel EHT v CfA. „Nyní máme přístup do kosmické laboratoře extrémní gravitace, kde můžeme otestovat Einsteinovu teorii obecné relativity a zpochybnit naše základní předpoklady o prostoru a čase.“
černé díry jsou extrémně stlačené kosmické objekty obsahující mimořádné množství hmoty v malé oblasti. Tato hmota je zahalena horizontem událostí, tedy hranicí, za kterou nic—ani světlo-nemůže uniknout silnému gravitačnímu tahu černé díry.
přítomnost těchto objektů ovlivňuje jejich okolí extrémními způsoby, včetně deformace časoprostoru a zahřívání okolního materiálu na stovky miliard stupňů. Obecná relativita předpovídá, že černá díra vrhne Kruhový stín na tento jasný, zářící materiál. Nově vydaný obraz M87 z EHT odhaluje tento stín.
„po celá desetiletí jsme studovali, jak černé díry polykají materiál a pohání srdce galaxií,“ řekl Ramesh Narayan, profesor Harvardské univerzity a vůdce v teorii EHT. „Konečně vidím černé díry v akci, ohýbání jeho blízkosti světlo do jasného kruhu, je dech beroucí potvrzení, že supermasivní černé díry existují a odpovídají vzhledu očekávat od našich simulací.“
zatímco astronomové studovali černé díry po mnoho let, vytvoření obrazu vyžaduje nový dalekohled s nebývalým rozlišením, aby mohl detekovat jemné detaily. K vytvoření tohoto, EHT kombinuje signály z pole osmi stávajících dalekohledů po celém světě, včetně Submillimeter Array (SMA), který se nachází na Maunakea v Hawai. Jako CfA inženýr, Jonathan Weintroub, vysvětluje: „usnesení z EHT závisí na vzdálenosti mezi dalekohledy, tzv. baseline, stejně jako krátké milimetrové radiové vlny pozorovány. Nejlepší rozlišení v EHT pochází z nejdelší základní linie, která se pro M87 táhne z Hawai ‚ i do Španělska.“Weintroub, kdo co-souřadnice EHT je Nástrojem Rozvoje Skupiny, dodal: „Pro optimalizaci dlouhou základnou citlivost, takže detekce je to možné, jsme vyvinuli speciální systém, který sečte signály ze všech dostupných SMA nádobí na Maunakea. V tomto režimu funguje SMA jako jediná stanice EHT.“
Po samostatně nahrávání signálů na všech osm dalekohledy, data jsou letecky převezen do jednoho místa, aby bylo výpočetně kombinované do toho, co by být měřeno podle velikosti Země dalekohledem. „EHT zaznamenává miliony gigabajtů dat z mnoha dalekohledů, které nebyly původně navrženy tak, aby spolupracovaly,“ řekla Lindy Blackburn, která vedla tým EHT pro zpracování a kalibraci dat. „Vyvinuli jsme více cest k procesu a kalibrace dat, pomocí nových algoritmů pro výpočetně stabilizace Zemské atmosféry a přesně sladit signály ze všech lokalit v miliardtinách sekundy.“
přeměna dat EHT na obraz vyžadovala vývoj nových metod a postupů. „Nebyli jsme připraveni na to, publikovat naše obrázky až poté, co se snaží zlomit v každém možným způsobem,“ řekl Andrew Chael, Harvard graduate student na CfA, který vyvinul nový zobrazovací software knihovna pro EHT. „Abychom potvrdili naše výsledky, porovnali jsme obrázky mezi čtyřmi nezávislými skupinami vědců pomocí tří různých zobrazovacích metod.“Tyto testy byly navrženy a vedeny Katie Boumanovou, Postdoktorkou CfA, která získala doktorát v elektrotechnice a informatice. Bouman řekl: „jsme tavící kotlík astronomů, fyziků, matematiků a inženýrů, a to je to, co bylo zapotřebí k dosažení něčeho, co se kdysi považovalo za nemožné.“
Michael Johnson, astrofyzik CfA, který řídí místní vědecké a zobrazovací úsilí EHT, je nadšený pro budoucnost. „Náš obraz ukazuje, že tato obrovská černá díra-dostatečně velká, aby pohltila sluneční soustavu-ukotvuje proud, který se rozprostírá desítky tisíc světelných let. Rozšíření EHT může umožnit filmy, které odhalují dynamiku tohoto živého systému a ukazují, jak tryska čerpá svou energii z černé díry.“
kromě těch, které jsou uvedeny výše, mnoho dalších v CfA přispělo nespočetnými a neocenitelnými způsoby. Následující vědci a inženýři CfA jsou spoluautory všech šesti článků: Mislav Baloković, Lindy Blackburn, Katie Bouman, Roger Brissenden, Andrew Chael, Shep Doeleman, Joseph Farah, Mark Gurwell, David James, Michael Johnson, Garrett Keating, Jim Moran, Ramesh Narayan, Daniel Palumbo, Nimesh Patel, Dominik Pesce, Alexander W. Raymond, Jonathan Weintroub, Maciek Wielgus a Ken Young.
seznam biografií pro vědce CfA pracující na EHT naleznete na adrese https://www.cfa.harvard.edu/news/fe2019-01.
EHT a mnoho jejích klíčových vědců je financováno směsicí veřejnosti (tj. Národní vědecká nadace (NSF) a Smithsonian, jakož i štědrost soukromých subjektů včetně Templetonovy nadace a Nadace Gordona a Betty Mooreových (GBMF). NSF financuje postup EHT více než deset let a kovář, spravovaný prostřednictvím NKÚ, poskytuje finanční prostředky sedm let. Doeleman má granty od NSF a také od GBMF a Nadace Johna Templetona. GBMF financovala klíčový technický vývoj od roku 2012 a byla založena při budování skupiny NKÚ.
SAO je jedním z 13 zúčastněných ústavů pro EHT Rady a CfA hostí Array Operations Center pro EHT pozorování. SMA je společný projekt mezi Smithsonianem a Institutem astronomie a astrofyziky Academia Sinica (ASIAA) na Tchaj-wanu. Grónský dalekohled, financovaný ASIAA a SAO, se připojil k EHT pro svůj druhý pozorovací běh v dubnu 2018.
Pro více informací na EHT a tento průkopnický výsledek, naleznete eventhorizontelescope.org a sledujte @ehtelescope na sociální média. Stránky pro CfA, který je rozdělen do šesti výzkumných oddělení se studují původ, vývoj a konečný osud vesmíru, je cfa.harvard.edu.
šest papíry hlášení těchto výsledků v Astrophysical Journal Letters jsou:
Papír: Stín Supermasivní Černé Díry,
Papír II: Pole a Instrumentace
Papír III: Zpracování Dat a Kalibrace
Papír IV: Zobrazovací Centrální Supermasivní Černé Díry,
Papír V: Fyzikální Původ Asymetrický Prsten
Papír VI: Stín a hmotnost centrální černé díry
