az első kép egy fekete lyuk kerül kiadásra ma. Ezt a monumentális eredményt részben a Harvard Asztrofizikai Központ & Smithsonian (CfA) kulcsfontosságú vezetése és finanszírozása tette lehetővé.
az Event Horizon Telescope vagy EHT egy globális rádióteleszkóp-sorozat, amely több tucat intézményt és több száz tudóst foglal magában. Az EHT áttörő felfedezése a Messier 87 (M87) szupermasszív fekete lyukának képe a Virgo galaxishalmaz közepén, 55 millió fényévnyire. Ez a fekete lyuk a Föld napjának 6,5 milliárdszorosát tartalmazza.
hat tanulmány jelenik meg az Astrophysical Journal Letters today-ben, hogy leírja ezt az úttörő eredményt.
a massachusettsi Cambridge-ben található CFA (korábban Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) a Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) és a Harvard College Observatory együttműködése.
“ez teljesíti álmunkat, hogy elkészítsük az első képet egy fekete lyukról” – mondta Sheperd (Shep) S. Doeleman, a CfA EHT igazgatója. “Most hozzáférésünk van egy extrém gravitációs kozmikus laboratóriumhoz, ahol tesztelhetjük Einstein általános relativitáselméletét, és megkérdőjelezhetjük a térrel és idővel kapcsolatos alapvető feltételezéseinket.”
a fekete lyukak rendkívül összenyomott kozmikus objektumok, amelyek rendkívüli mennyiségű tömeget tartalmaznak egy apró régióban. Ezt a tömeget egy eseményhorizont takarja, vagyis az a határ, amelyen túl semmi—még a fény sem—nem tud elmenekülni a fekete lyuk erőteljes gravitációs vonzása elől.
ezeknek az objektumoknak a jelenléte extrém módon befolyásolja a környezetüket, beleértve a téridő elhajlását és a környező anyagok több száz milliárd fokra történő felmelegítését. Az általános relativitáselmélet azt jósolja, hogy egy fekete lyuk körkörös árnyékot vet erre a fényes, izzó anyagra. Az EHT újonnan kiadott M87 képe feltárja ezt az árnyékot.
“évtizedek óta tanulmányozzuk, hogy a fekete lyukak hogyan nyelik el az anyagot és táplálják a galaxisok szívét” – mondta Ramesh Narayan, a Harvard Egyetem professzora és az EHT elméletének vezetője. “Az, hogy végre látni egy fekete lyukat működés közben, a közeli fényét fényes gyűrűvé hajlítva, lélegzetelállító bizonyíték arra, hogy léteznek szupermasszív fekete lyukak, és megfelelnek a szimulációinkból elvárt megjelenésnek.”
míg a csillagászok sok éven át tanulmányozták a fekete lyukakat, a kép elkészítéséhez új távcsőre van szükség, példátlan felbontással, hogy képes legyen észlelni a finom részleteket. Ennek létrehozásához az EHT a világ minden táján létező nyolc távcső, köztük a Hawai ‘ i-i Maunakea-n található Submillimeter Array (SMA) jeleit ötvözi. ahogy Jonathan Weintroub, A CfA mérnöke elmagyarázza: “az EHT felbontása függ a távcsövek elválasztásától, amelyet alapvonalnak neveznek, valamint a megfigyelt rövid milliméteres rádióhullámhosszaktól. Az EHT legfinomabb felbontása a leghosszabb alapvonalból származik, amely az M87 esetében Hawai ‘ i-től Spanyolországig terjed.”Weintroub, aki az EHT Műszerfejlesztő csoportjának koordinátora, hozzátette:” a hosszú alapérzékenység optimalizálása, az észlelések lehetővé tétele érdekében kifejlesztettünk egy speciális rendszert, amely összeadja a maunakea összes rendelkezésre álló SMA edényének jeleit. Ebben az üzemmódban az SMA egyetlen EHT állomásként működik.”
miután mind a nyolc távcsövön külön rögzítették a jeleket, az adatokat egyetlen helyre repítik, hogy számítási szempontból összekapcsolják azt, amit egy Föld méretű távcső mérne. “Az EHT több millió gigabájtnyi adatot rögzít számos távcsőből, amelyeket eredetileg nem arra terveztek, hogy együtt működjenek” – mondta Lindy Blackburn, az EHT adatfeldolgozási és kalibrálási csapatának vezetője. “Több útvonalat fejlesztettünk ki az adatok feldolgozására és kalibrálására, új algoritmusokat használva a Föld légkörének számítógépes stabilizálására és az összes helyről érkező jelek pontos összehangolására a másodperc trilliomod része alatt.”
az EHT-adatok képpé alakításához új módszerek és eljárások kifejlesztésére volt szükség. “Nem voltunk készek közzétenni képeinket, amíg meg nem próbáltuk minden lehetséges módon megtörni őket” – mondta Andrew Chael, A CfA harvardi végzős hallgatója, aki új képalkotó szoftverkönyvtárat fejlesztett ki az EHT számára. “Eredményeink megerősítésére négy független tudóscsoport képeit hasonlítottuk össze három különböző képalkotó módszerrel.”Ezeket a teszteket Katie Bouman, A CfA posztdoktora tervezte és vezette, aki Villamosmérnöki és számítástechnikai doktorátust szerzett. Bouman azt mondta: “csillagászok, fizikusok, matematikusok és mérnökök olvasztótégelye vagyunk, és ez kellett ahhoz, hogy elérjünk valamit, amit egyszer lehetetlennek gondoltunk.”
Michael Johnson, A CfA asztrofizikusa, aki a helyi EHT tudományos és képalkotási erőfeszítéseket irányítja, izgatottan várja a jövőt. “Képünk azt mutatja, hogy ez a hatalmas fekete lyuk—amely elég nagy ahhoz, hogy elnyelje a Naprendszert—több tízezer fényévnyi sugárhajtást rögzít. Az EHT kibővítése olyan filmeket tehet lehetővé, amelyek feltárják ennek az élő rendszernek a dinamikáját, bemutatva, hogy a sugárhajtómű hogyan meríti energiáját a fekete lyukból.”
a fent felsoroltakon kívül a CfA-nál sokan számtalan és felbecsülhetetlen módon járultak hozzá. A következő CfA tudósok és mérnökök mind a hat tanulmány társszerzői: Mislav Balokovi, A. O., 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 és Ken Young.
az EHT-n dolgozó CfA-tudósok életrajzainak listáját a https://www.cfa.harvard.edu/news/fe2019-01 oldalon találja.
az EHT-t és számos kulcsfontosságú tudósát a nyilvánosság (pl., adófizető) források, mint például a Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF) és a Smithsonian, valamint a magánszervezetek nagylelkűsége, beleértve a Templeton Alapítványt és a Gordon és Betty Moore Alapítványt (GBMF). Az NSF több mint egy évtized alatt finanszírozta az EHT folyamatos fejlődését, a Smithsonian pedig, az ász-n keresztül igazgatják, hét évig biztosított finanszírozást. Doeleman támogatást kapott az NSF-től, valamint a Gbmf-től és a John Templeton Alapítványtól. A GBMF 2012-től finanszírozta a legfontosabb technikai fejlesztéseket, és megalapozta az ász-csoport felépítését.
az ász az EHT Igazgatóság 13 érdekelt intézményének egyike, a CfA pedig az EHT megfigyelések Tömbműveleti Központjának ad otthont. Az SMA a Smithsonian és az Academia Sinica Csillagászati és Asztrofizikai Intézet (asiaa) közös projektje Tajvanon. Az ASIAA és az SAO által finanszírozott grönlandi távcső 2018 áprilisában csatlakozott az EHT-hez a második megfigyelési futáshoz.
További információ az EHT-ről és erről az úttörő eredményről: eventhorizontelescope.org kövesse a @ ehtelescope-ot a közösségi médiában. A CfA honlapja, amely hat kutatási részlegre szerveződik, hogy tanulmányozza az univerzum eredetét, evolúcióját és végső sorsát cfa.harvard.edu.
az eredményekről az Astrophysical Journal Letters-ben megjelent hat tanulmány a következő:
I. cikk: a szupermasszív fekete lyuk árnyéka
II. cikk: tömb és műszerek
III. cikk: adatfeldolgozás és kalibrálás
IV. cikk: a központi szupermasszív fekete lyuk leképezése
IV. cikk: a szupermasszív fekete lyuk képalkotása
vi. papír: A központi fekete lyuk árnyéka és tömege
