det første billede af et sort hul nogensinde frigives i dag. Denne monumentale præstation blev til dels muliggjort af nøgleledelse og finansiering fra Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA).
Eventhorisontteleskopet, eller EHT, er et globalt udvalg af radioteleskoper, der involverer snesevis af institutioner og hundredvis af forskere. EHT ‘s gennembrudsopdagelse er et billede af Messier 87’ s (M87 ‘ s) supermassive sorte hul i midten af Virgo-galaksehoben, 55 millioner lysår væk. Dette sorte hul indeholder 6,5 milliarder gange massen af Jordens sol.
seks papirer offentliggøres i Astrophysical Journal Letters today for at beskrive dette banebrydende resultat.
beliggende i Cambridge, Massachusetts, CfA (tidligere Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) er et samarbejde mellem Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) og Harvard College Observatory.
“dette opfylder vores drøm om at tage det første billede af et sort hul,” sagde Sheperd (Shep) S. Doeleman, direktør for EHT ved CfA. “Vi har nu adgang til et kosmisk laboratorium med ekstrem tyngdekraft, hvor vi kan teste Einsteins teori om generel relativitet og udfordre vores grundlæggende antagelser om rum og tid.”
sorte huller er ekstremt komprimerede kosmiske objekter, der indeholder ekstraordinære mængder masse inden for et lille område. Denne masse er indhyllet af en begivenhedshorisont, det vil sige grænsen, ud over hvilken intet—ikke engang lys—kan flygte fra det sorte huls kraftige tyngdekraftstræk.
tilstedeværelsen af disse objekter påvirker deres omgivelser på ekstreme måder, herunder vridning af rumtid og opvarmning af omgivende materiale til hundreder af milliarder grader. Generel relativitet forudsiger, at et sort hul vil kaste en cirkulær skygge på dette lyse, glødende materiale. Det nyligt frigivne billede af M87 fra EHT afslører denne skygge.
“i årtier har vi studeret, hvordan sorte huller sluger materiale og styrker galaksernes Hjerter,” Sagde Ramesh Narayan, professor ved Harvard University og leder inden for EHT-teoriarbejde. “At endelig se et sort hul i aktion, bøje det nærliggende lys ind i en lys ring, er en betagende bekræftelse på, at supermassive sorte huller eksisterer og matcher det udseende, der forventes af vores simuleringer.”
mens astronomer har studeret sorte huller i mange år, kræver det at lave et billede et nyt teleskop med hidtil uset opløsning, så det kan registrere fine detaljer. For at skabe dette kombinerer EHT signalerne fra en række af otte eksisterende teleskoper rundt om i verden, herunder Submillimeter Array (SMA), der ligger på Maunakea. som Cfa-ingeniør, Jonathan Viintroub, forklarer: “opløsningen af EHT afhænger af adskillelsen mellem teleskoperne, kaldet baseline, såvel som de observerede korte millimeter radiobølgelængder. Den fineste opløsning i EHT kommer fra den længste baseline, som for M87 strækker sig fra Spanien.”For at optimere den lange baseline følsomhed, hvilket muliggør detektioner, udviklede vi et specialiseret system, der tilføjer signalerne fra alle tilgængelige SMA-retter på Maunakea. I denne tilstand fungerer SMA som en enkelt EHT-station.”
efter separat registrering af signalerne ved alle otte teleskoper flyves dataene til et enkelt sted for at blive beregningsmæssigt kombineret til det, der ville blive målt med et jordstort teleskop. “EHT registrerer millioner af gigabyte data fra mange teleskoper, der ikke oprindeligt var designet til at arbejde sammen,” sagde Lindy Blackburn, der ledede EHT-teamet til databehandling og kalibrering. “Vi udviklede flere veje til at behandle og kalibrere dataene ved hjælp af nye algoritmer til beregningsmæssigt at stabilisere Jordens atmosfære og til præcist at justere signalerne fra alle steder inden for billioner af et sekund.”
at omdanne EHT-dataene til et billede krævede udvikling af nye metoder og procedurer. “Vi var ikke klar til at offentliggøre vores billeder, før efter at have forsøgt at bryde dem på enhver mulig måde,” sagde Andrey Chael, en Harvard-kandidatstuderende ved CfA, der udviklede et nyt billedbehandlingsprogrambibliotek til EHT. “For at bekræfte vores resultater sammenlignede vi billeder blandt fire uafhængige grupper af forskere ved hjælp af tre forskellige billeddannelsesmetoder.”Disse tests blev designet og ledet af Katie Bouman, en CFA postdoc, der modtog sin doktorgrad i elektroteknik og datalogi. Bouman sagde: “Vi er en smeltedigel af astronomer, fysikere, matematikere og ingeniører, og det var det, der kræves for at opnå noget, der engang troede umuligt.”
Michael Johnson, en CFA-astrofysiker, der leder lokal EHT-videnskab og billeddannelsesindsats, er begejstret for fremtiden. “Vores billede afslører, at dette enorme sorte hul—stort nok til at opsluge solsystemet—forankrer en stråle, der strækker sig titusinder af lysår. Udvidelse af EHT kan muliggøre film, der afslører dynamikken i dette levende system, der viser, hvordan strålen trækker sin energi fra det sorte hul.”
udover dem, der er nævnt ovenfor, har mange andre på CfA bidraget på utallige og uvurderlige måder. Følgende Cfa-forskere og ingeniører er medforfattere af alle seks af papirerne: Det er en af de mest populære og mest populære måder at gøre det på, når du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, om du er i stand til at finde ud af, hvad du har brug for.
for en liste over biografier for CfA-forskere, der arbejder på EHT, besøg https://www.cfa.harvard.edu/news/fe2019-01.
EHT og mange af dets vigtigste forskere finansieres af en blanding af offentligheden (dvs. National Science Foundation (NSF) og Smithsonian samt generøsiteten af private enheder, herunder Templeton Foundation og Gordon og Betty Moore Foundation (GBMF). NSF har finansieret en stabil udvikling af EHT i mere end et årti, og Smithsonian, administreret gennem SAO, har ydet finansiering i syv år. Doeleman har tilskud fra NSF og også fra Gbmf og John Templeton Foundation. GBMF finansierede vigtige tekniske udviklinger, der startede i 2012 og var grundlæggende i opbygningen af SAO group.
SAO er et af de 13 interessentinstitutter for EHT-bestyrelsen, og CfA er vært for Array Operations Center for EHT-observationer. SMA er et fælles projekt mellem Smithsonian og Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA). Grønlands teleskop, finansieret af ASIAA og SAO, sluttede sig til EHT for sin anden observationskørsel i April 2018.
For mere information om EHT og dette banebrydende resultat, besøg eventhorizontelescope.org og følg @ ehtelescope på sociale medier. Hjemmesiden for CfA, som er organiseret i seks forskningsafdelinger for at studere universets oprindelse, evolution og ultimative skæbne, er cfa.harvard.edu.
de seks papirer, der rapporterer disse resultater i Astrophysical Journal Letters, er:
papir i: skyggen af det Supermassive sorte hul
papir II: Array og instrumentering
papir III: databehandling og kalibrering
papir IV: billeddannelse af det centrale Supermassive sorte hul
papir V: fysisk Oprindelse af den asymmetriske ring
papir vi: Skyggen og massen af det centrale sorte hul
