Event Horizon teleskops, kas ir planētas mēroga astoņu uz zemes esošu radioteleskopu masīvs, kas izveidots, izmantojot starptautisku sadarbību, iemūžināja šo supermasīvā melnā cauruma attēlu M87 galaktikas centrā un tā ēnu.
(Attēls: © EHT sadarbība)
Melnie caurumi beidzot ir izvilkti no ēnas.
Pirmo reizi cilvēce ir nofotografējusi vienu no šiem nenotveramajiem kosmiskajiem zvēriem, spīdot uz eksotisku kosmosa laika valstību, kas jau sen atradās ārpus mūsu kenas.
"Mēs esam redzējuši to, kas, mūsuprāt, nebija sasniedzams," šodien (10. aprīlī) preses konferences laikā Vašingtonā, Nacionālajā preses klubā Vašingtonā, D.C., sacīja Hārvarda universitātes un Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra pārstāvis Šeperds Doelemans.
Doelemens vada projektu Event Horizon Telescope (EHT), kurā tika iemūžināti episkie attēli. Šīs četras fotogrāfijas, kas šodien tika atklātas preses pasākumos visā pasaulē un publicētu rakstu sērijās, izklāsta briesmona melnā cauruma kontūras, kas slēpjas eliptiskās galaktikas M87 centrā.
Attēli paši par sevi ir pietiekami prātīgi. Bet vēl nozīmīgāka ir taka, kuru jaunie rezultāti, visticamāk, aizdegs, sacīja pētnieki.
"Tur tiešām ir jauns lauks, kuru izpētīt," Pīters Galisons, Fizikas un zinātnes vēstures profesors, sacīja Harvarda EHT sarunā pagājušajā mēnesī festivālā South by Southwest (SXSW) Austinā, Teksasā. "Un tas galu galā ir tas, kas šajā ziņā ir tik aizraujošs."
Galisons, kurš bija Hārvardas starpdisciplinārās Melnās cauruma iniciatīvas (BHI) līdzdibinātājs, salīdzināja attēla iespējamo ietekmi ar zīmējumiem, ko 1600. gados izveidoja angļu zinātnieks Roberts Hūks. Šīs ilustrācijas cilvēkiem parādīja, kā kukaiņi un augi izskatās caur mikroskopu.
"Tas atvēra pasauli," Galisons sacīja par Hūka darbu.
Zemes lieluma teleskops
EHT ir vairāk nekā 200 zinātnieku konsorcijs, kas darbojas aptuveni divas desmitgades. Tas ir patiesi starptautisks darbs; finansējums gadu gaitā ir iegūts no ASV Nacionālā zinātnes fonda un daudzām citām organizācijām visā pasaulē.
Projekta nosaukums ir iegūts no melnā cauruma slavenā neatgriešanās punkta - robežas, aiz kuras nekas, pat gaisma, nevar izbēgt no objekta gravitācijas sajūga.
"Notikuma horizonts ir galvenā cietuma siena," Space.com pastāstīja BHI dibinātājs Avi Loeb, Hārvardas astronomijas departamenta priekšsēdētājs. (Loebs neietilpst EHT komandā.) "Kad esat iekšā, jūs nekad nevarat izkļūt."
Tāpēc nav iespējams nofotografēt melnā cauruma interjeru, ja vien kaut kā neizdodas iekļūt tur. (Jūs un jūsu attēli, protams, nevarēja atgriezties ārējā pasaulē.)
Tātad, EHT attēlo notikuma horizontu, kartējot melnā cauruma tumšo siluetu. (Ātri kustīgas gāzes disks, kas virpuļo apkārt un melnos caurumos, izstaro daudz starojuma, tāpēc šādi silueti izceļas.)
"Mēs meklējam fotonu zudumu," Space.com pastāstīja EHT zinātnes padomes loceklis Dan Marrone, Arizonas universitātes astronomijas asociētais profesors.
Projektā tika pārbaudīti divi melnie caurumi - M87 behemots, kas aizņem apmēram 6,5 miljardus reižu virs Zemes saules masas, un mūsu pašu Piena Ceļa galaktikas centrālais melnais caurums, kas pazīstams kā Strēlnieks A *. Šis pēdējais objekts, kaut arī joprojām ir supermasīvs melnais caurums, ir satecēts, salīdzinot ar M87 zvēru, un tas satur tikai 4,3 miljonus saules masu.
Abi šie objekti ir grūti mērķi, jo tie atrodas ļoti tālu no Zemes. Strēlnieks A * atrodas apmēram 26 000 gaismas gadu attālumā no mums, un M87 melnais caurums atrodas milzīgo 53,5 miljonu gaismas gadu attālumā.
Raugoties no mūsu viedokļa, Strēlnieka A * notikumu horizonts "ir tik mazs, ka tas ir līdzvērtīgi tam, kā uz mēness redzēt apelsīnu vai spēt lasīt laikrakstu Losandželosā, kamēr jūs sēdējat Ņujorkā," Doelemans sacīja laikā SXSW notikums pagājušajā mēnesī.
Neviens Zemes teleskops nevar veikt šo novērojumu, tāpēc Doelemanam un pārējai EHT komandai bija jābūt radošai. Pētnieki ir sasaistījuši radioteleskopus Arizonā, Spānijā, Meksikā, Antarktīdā un citās pasaules vietās, veidojot virtuālu instrumentu Zemes lielumā.
Tik daudz datu
EHT komanda ir izmantojusi šo megaskopu, lai izpētītu divus supermasīvos melnos caurumus diviem līdz šim ilgiem nedēļas posmiem - vienu reizi 2017. gada aprīlī un atkal nākamajā gadā. Jaunie attēli nāk no pirmās novērošanas reizes.
Ir pamatoti iemesli, kādēļ projekta pirmā rezultāta iznākšanai ir nepieciešami divi gadi. Pirmkārt, katra novērošanas nakts ģenerēja apmēram 1 petaitu datu, kā rezultātā tika iegūts tik liels daudzums, ka komandai sava informācija jāpārvieto no vietas uz vecmodīgo veidu.
"Nekādā veidā nevar pārsūtīt šos datus caur internetu," SHT pasākumā sacīja EHT projekta zinātnieks Dimitrioss Psaltis, Arizonas universitātes astronomijas profesors. "Tātad, ko mēs patiesībā darām, mēs ņemam cietos diskus un FedEx tos no vienas vietas uz otru. Tas ir daudz ātrāk nekā jebkurš kabelis, ko jūs kādreiz varat atrast."
Tas, protams, palēnina un sarežģī analīzi. Piemēram, dati par EHT darbības jomu netālu no Dienvidpola nevarēja izkāpt no Antarktīdas līdz 2017. gada decembrim, kad bija pietiekami silts, lai lidmašīnas varētu iekļūt un izkāpt, sacīja Marrone.
Datu korelēšana un kalibrēšana arī bija sarežģīta, viņš piebilda. Un, ņemot vērā atraduma nozīmīgo raksturu, komanda ļoti rūpīgi izturējās pret šo darbu.
"Ja jūs gatavojaties nākt klajā ar lielu prasību par melnā cauruma attēlveidošanu, jums ir jābūt lieliem pierādījumiem, ļoti spēcīgiem pierādījumiem," sacīja Doelemans SXSW pasākumā (kurš kalpoja kā EHT centienu skaidrotājs, bet nepaziņoja) jebkuri rezultāti).
"Un, runājot par mūsu projektu, mēs bieži domājam, ka tādi cilvēki kā [Alberts] Einšteins, [Artūrs] Eddingtons [un Kārlis] Švarcšilds ir tāda veida, kas skatās uz mūsu pleciem," viņš piebilda, atsaucoties uz fiziķiem, kuri palīdzēja pionierim mūsu izpratnei par melnajiem caurumiem. "Un, ja jums ir spuldzes, kas faktiski pārbauda jūsu darbu, jūs patiešām vēlaties to labot."
Ko tas viss nozīmē
EHT projektam ir divi galvenie mērķi, Psaltis sacīja: pirmo reizi parādīt notikumu horizontu un palīdzēt noteikt, vai Einšteina vispārējās relativitātes teorijai ir nepieciešami labojumi.
Pirms Einšteina nāca, smagumu parasti uzskatīja par noslēpumainu spēku no attāluma. Bet vispārējā relativitāte to raksturo kā telpas-laika deformāciju: masīvi objekti, piemēram, planētas, zvaigznes un melnie caurumi, rada laika ziņā zināmu sag., Tāpat kā boulinga bumba, ja to novietotu uz batuta. Tuvumā esošie objekti seko šai līknei un nokļūst centrālās masas virzienā.
Kopš tā ieviešanas gadsimta laikā vispārējā relativitāte ir bijusi neticami laba, izturot katru pārbaudi, ko zinātnieki ir izmetuši. Bet EHT novērojumi ir vēl viens izmēģinājums galējā pasaulē, kur prognozes var neatbilst realitātei. Tas ir tāpēc, ka astronomi, izmantojot vispārējo relativitāti, var aprēķināt paredzamo notikuma horizonta lielumu un formu, skaidroja Psaltis.
Ja novērotais siluets sakrīt ar teorijā pamatotām simulācijām, "tad Einšteinam bija 100% taisnība," sacīja Psaltis. "Ja atbilde ir nē, tad mums ir jāpielāgo viņa teorija, lai tā darbotos ar eksperimentiem. Tā notiek zinātne."
Un mēs šodien uzzinājām, ka vismaz šobrīd nav nepieciešami uzlabojumi: EHT M87 novērojumi saskan ar vispārējo relativitāti, sacīja komandas locekļi. Proti, notikuma horizonts ir gandrīz apļveida un ir “pareizais” izmērs melnajam caurumam no šīs milzīgās masas.
"Jāatzīst, es biju mazliet apstulbis, ka tas tik precīzi atbilda mūsu izteiktajām prognozēm," šodienas preses konferences laikā sacīja EHT komandas loceklis Avery Broderick no Vaterlo universitātes un Kanādas Teorētiskās fizikas perimetra institūta. .
Šāda zemes izpēte, protams, ir vitāli svarīga zinātniskajam procesam. Patiešām, labākas informācijas sniegšana, lai iekļautos teorijās un simulācijās, iespējams, būs viens no EHT lielākajiem ieguldījumiem, sacīja Loebs.
"Fizika ir dialogs ar dabu," viņš teica. "Mēs pārbaudām savas idejas, salīdzinot tās ar eksperimentiem; ļoti svarīgi ir eksperimentālie dati."
Jaunajiem rezultātiem vajadzētu arī palīdzēt zinātniekiem labāk rīkoties ar melnajiem caurumiem, sacīja viņš un citi pētnieki. Piemēram, EHT attēli, iespējams, spīdēs ievērojamu apgaismojumu tam, kā gāze spirālē nonāk melnā cauruma pamatnē. Šis akreditācijas process, kas var izraisīt spēcīgu radiācijas strūklu veidošanos, ir slikti izprotams, sacīja Loebs.
Turklāt notikuma horizonta forma var atklāt, vai melnais caurums griežas, sacīja Fiona Harrison no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta, galvenā NASA pētījuma par melno caurumu izpēte Kodolspektroskopiskā teleskopa masīvs (NuSTAR) misija.
"Mēs netieši esam secinājuši par melno caurumu griešanos," Space.com sacīja Harisons, kurš nepieder EHT komandai. EHT attēli nodrošina "tiešu testu, kas ir ļoti aizraujošs", viņa piebilda.
EHT dati atklāja, ka melnais caurums M87 griežas pulksteņrādītāja virzienā, šodien sacīja komandas locekļi.
Projektam vajadzētu parādīt arī to, kā matērija tiek sadalīta ap melno caurumu, un EHT novērojumi galu galā varētu daudz iemācīt astronomiem par to, kā supermasīvie melnie caurumi veido viņu uzņemošo galaktiku evolūciju ilgākā laika posmā, sacīja Harisons.
EHT rezultāti arī labi saskan ar Lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatorija (LIGO), kas ir atklājis kosmosa laika viļņus, ko rada apvienošanās, kuros iesaistīti melnie caurumi, tikai dažus desmitus reizes masīvāki par sauli.
"Neraugoties uz atšķirību masas koeficienta miljardu vērtībā, zināmie melnie caurumi visi atbilst vienam aprakstam," šodien sacīja Broderiks. "Lielie un mazie melnie caurumi ir analogi svarīgos veidos. Tas, ko mēs mācāmies no viena [veida], noteikti attiecas uz otru."
Un, ja jums rodas jautājums par Strēlnieku A *: EHT komanda cer drīz iegūt šī supermasīvā melnā cauruma attēlus, šodien sacīja Doelemans. Pētnieki vispirms apskatīja M87, un to ir mazliet vieglāk atrisināt nekā Strēlniekiem A *, jo tas ir mazāk mainīgs īsos laika periodos, viņš paskaidroja.
Jauna perspektīva?
Pēc tam ir tikko atbrīvoto attēlu plašāks pievilcīgums - kā tas runā ar tiem no mums, kuri neesam astrofiziķi.
Ieguldījumi šajā arēnā varētu būt nozīmīgi, sacīja EHT komandas locekļi un pieaicinātie zinātnieki. Fotoattēli var mainīt to, kā mēs domājam par sevi un savu vietu Visumā, atzīmēja Marrone, atsaucoties uz slaveno “Earthrise” fotoattēlu, ko 1968. gada decembrī uzņēma Apollo 8 astronauts Bils Anderss. Šis attēls, kas masām sniedza ieskatu mūsu planētā kā tas patiešām ir - vientuļš dzīves priekšpostenis bezgalīgā tumsas jūrā - tiek plaši atzīts par atbalstu, lai veicinātu vides kustību.
Redzēt reālās dzīves melno caurumu - vai jebkurā gadījumā tā siluetu - "ir zinātniskās fantastikas lietas," sacīja Harisons. Un mēs esam redzējuši tikai dažas pirmās projekta fotogrāfijas, viņa piebilda: "Viņi tikai uzlabosies."
- Astronomi, lai pirmo reizi iesaistītos melnajā caurumā, izmantojot notikuma horizonta teleskopu
- Šis milzīgais melnais caurums griežas uz pusi no gaismas ātruma!
- 8 Nesamērīgas astronomijas noslēpumi
Maika Valla grāmata par svešas dzīves meklējumiem "Tur ārā"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrējis Kārlis Teits), ir beidzies. Sekojiet viņam Twitter @michaeldwall. Sekojiet mums Twitter @Spacedotcom vai Facebook.
