kaikkien aikojen ensimmäinen kuva mustasta aukosta julkaistaan tänään. Tämän monumentaalisen saavutuksen mahdollisti osaltaan astrofysiikan Keskuksen (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, CFA) keskeinen johto ja rahoitus.
Event Horizon Telescope eli EHT on maailmanlaajuinen radioteleskooppien joukko, johon osallistuu kymmeniä laitoksia ja satoja tutkijoita. EHT: n läpimurtolöytö on kuva Messier 87: n (M87: n) supermassiivisesta mustasta aukosta Neitsyen galaksijoukon keskellä, 55 miljoonan valovuoden päässä. Tämä musta aukko sisältää 6,5 miljardia kertaa Maan Auringon massan.
Astrophysical Journal Letters today-lehdessä on julkaistu kuusi tutkielmaa, jotka kuvaavat tätä uraauurtavaa tulosta.
Cambridgessa, Massachusettsissa sijaitseva CfA (aiemmin Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) on Smithsonian Astrophysics Observatoryn (SAO) ja Harvard Collegen observatorion yhteistyö.
”tämä täyttää unelmamme ottaa ensimmäinen kuva mustasta aukosta”, sanoi EHT: n johtaja Sheperd (Shep) S. Doeleman CfA: sta. ”Meillä on nyt pääsy äärimmäisen gravitaation kosmiseen laboratorioon, jossa voimme testata Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa ja kyseenalaistaa perusoletuksemme avaruudesta ja ajasta.”
mustat aukot ovat äärimmäisen tiivistyneitä kosmisia kappaleita, jotka sisältävät poikkeuksellisia määriä massaa pienen alueen sisällä. Tätä massaa verhoaa tapahtumahorisontti eli raja, jonka yli mikään—ei edes valo—voi paeta mustan aukon voimakkaasta vetovoimasta.
näiden kappaleiden läsnäolo vaikuttaa ympäristöönsä äärimmäisin tavoin, muun muassa vääntämällä aika-avaruutta ja kuumentamalla ympäröivää materiaalia satoihin miljardeihin asteisiin. Yleinen suhteellisuusteoria ennustaa, että musta aukko heittää pyöreän varjon tämän kirkkaan, hehkuvan materiaalin päälle. EHT: n tuore kuva M87: stä paljastaa tämän varjon.
”olemme vuosikymmenten ajan tutkineet, miten mustat aukot nielevät materiaalia ja valtaavat galaksien Sydämet”, Sanoi Ramesh Narayan, Harvardin yliopiston professori ja EHT-teoriatyön johtaja. ”Mustan aukon näkeminen toiminnassa taivuttaen lähivalonsa kirkkaaksi renkaaksi on henkeäsalpaava vahvistus siitä, että supermassiivisia mustia aukkoja on olemassa ja että ne vastaavat simulaatioidemme odottamaa ulkonäköä.”
vaikka tähtitieteilijät ovat tutkineet mustia aukkoja monta vuotta, kuvan tekeminen vaatii uuden teleskoopin, jolla on ennennäkemätön resoluutio, jotta se voi havaita pieniä yksityiskohtia. Tämän aikaansaamiseksi EHT yhdistää signaalit kahdeksasta eri puolilla maapalloa olevasta teleskoopista, mukaan lukien submillimeter Array (SMA), joka sijaitsee Maunakealla Hawai ’ iissa. CfA: n insinööri Jonathan Weintroub selittää: ”EHT: n resoluutio riippuu kaukoputkien erotuksesta, jota kutsutaan perustasoksi, sekä havaituista lyhyistä millimetrin radioaallonpituuksista. EHT: n hienoin resoluutio tulee pisimmästä lähtötasosta, joka M87: llä ulottuu Hawai ’ iista Espanjaan.”Weintroub, joka koordinoi EHT: n Instrumenttikehitysryhmää, lisäsi: ”optimoidaksemme pitkän lähtötilanteen herkkyyden ja tehdäksemme havaintoja, kehitimme erikoistuneen järjestelmän, joka yhdistää signaalit kaikista Maunakean saatavilla olevista SMA-annoksista. Tässä tilassa SMA toimii yhtenä EHT-asemana.”
kun signaalit on erikseen kirjattu kaikilla kahdeksalla teleskoopilla, data lennätetään yhteen paikkaan yhdistettäväksi laskennallisesti siihen, mikä mitattaisiin maan kokoisella teleskoopilla. ”EHT tallentaa miljoonia gigatavuja dataa monista teleskoopeista, joita ei ole alun perin suunniteltu toimimaan yhdessä”, sanoi Lindy Blackburn, joka johti EHT-tiimiä tietojenkäsittelyssä ja kalibroinnissa. ”Kehitimme useita väyliä Datan käsittelyyn ja kalibrointiin käyttäen uusia algoritmeja Maan ilmakehän laskennalliseen vakauttamiseen ja kaikkien kohteiden signaalien täsmälliseen tasaamiseen sekunnin biljoonasosien sisällä.”
EHT-tietojen muuttaminen kuvaksi edellytti uusien menetelmien ja menettelytapojen kehittämistä. ”Emme olleet valmiita julkaisemaan kuviamme ennen kuin yritimme rikkoa niitä kaikin mahdollisin tavoin”, sanoi Andrew Chael, Harvardin jatko-opiskelija CfA, joka kehitti uuden kuvantamisohjelmiston kirjasto EHT. ”Tulosten vahvistamiseksi vertasimme kuvia neljän riippumattoman tutkijaryhmän kesken kolmella eri kuvantamismenetelmällä.”Nämä testit suunnitteli ja johti Katie Bouman, CFA: n postdoc, joka väitteli tohtoriksi sähkötekniikasta ja tietojenkäsittelytieteestä. Bouman sanoi, ” Olemme tähtitieteilijöiden, fyysikoiden, matemaatikkojen ja insinöörien sulatusuuni, ja sitä tarvittiin saavuttaaksemme jotain, jota kerran pidettiin mahdottomana.”
Michael Johnson, CfA: n astrofyysikko, joka johtaa paikallista EHT-tiedettä ja kuvantamista, on innoissaan tulevaisuudesta. ”Kuvamme paljastaa, että tämä valtava musta aukko—joka on tarpeeksi suuri nielaisemaan aurinkokunnan—sitoo kymmeniätuhansia valovuosia kestävän suihkukoneen. EHT: n laajentaminen voi mahdollistaa elokuvia, jotka paljastavat tämän elävän järjestelmän dynamiikan ja osoittavat, miten suihkukone saa energiansa mustasta aukosta.”
edellä lueteltujen lisäksi monet muut CfA: ssa ovat antaneet panoksensa lukemattomilla ja korvaamattomilla tavoilla. Seuraavat CfA: n tutkijat ja insinöörit ovat kaikkien kuuden lehden kirjoittajia: 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, Dominic Pesce, Alexander W. Raymond, Jonathan Weintroub, Maciek Wielgus ja Ken Young.
EHT: n parissa työskentelevien CfA: n tutkijoiden elämäkertojen luettelo, käy https://www.cfa.harvard.edu/news/fe2019-01.
EHT: tä ja monia sen keskeisiä tutkijoita rahoittaa sekoitus julkisia (ts., veronmaksajat) lähteet, kuten National Science Foundation (NSF) ja Smithsonian sekä yksityisten tahojen anteliaisuus, kuten Templeton Foundation ja Gordon and Betty Moore Foundation (GBMF). NSF on rahoittanut EHT: n tasaista etenemistä yli vuosikymmenen ajan, ja Sao: n kautta hallinnoitu Smithsonian on tarjonnut rahoitusta seitsemän vuoden ajan. Doelimanilla on apurahoja NSF: ltä ja myös GBMF: ltä ja John Templeton Foundationilta. GBMF rahoitti keskeistä teknistä kehitystä vuodesta 2012 alkaen ja oli perustavaa laatua Sao-konsernin rakentamisessa.
SAO on yksi EHT: n hallituksen 13 sidosryhmäinstituutista, ja CfA isännöi array Operations Center for EHT observations-keskusta. SMA on Smithsonianin ja Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) – instituutin yhteishanke Taiwanissa. ASIAA: n ja SAO: n rahoittama Greenland Telescope liittyi EHT: hen toiselle havaintojuoksulleen huhtikuussa 2018.
lisätietoja EHT: stä ja tästä uraauurtavasta tuloksesta on osoitteessa eventhorizontelescope.org ja seuraa @ ehtelescope sosiaalisessa mediassa. CFA: n, joka on organisoitu kuuteen tutkimusjaostoon tutkimaan maailmankaikkeuden alkuperää, evoluutiota ja lopullista kohtaloa, verkkosivusto on cfa.harvard.edu
näitä tuloksia Astrophysical Journal Letters-lehdessä raportoivat kuusi artikkelia ovat:
paperi I: supermassiivisen mustan aukon varjo
paperi II: Array and Instrumentation
paperi III: tietojenkäsittely ja kalibrointi
paperi IV: supermassiivisen mustan aukon kuvantaminen
paperi v: epäsymmetrisen renkaan fysikaalinen alkuperä
paperi Vi: Keskisen mustan aukon varjo ja massa
