Det eneste sorte hul, vi nogensinde har set, har en skygge, der vakler

En simulering af tilvækstskiven i det supermassive sorte hul M87*. EHT / Hotaka Shiokawa

For over et år siden udløste videnskabsmænd noget utroligt på verden: den første billede af et sort hul nogensinde taget . Ved at sammensætte radioastronomiobservationer lavet med retter på tværs af fire kontinenter lykkedes det samarbejdet kendt som Event Horizon Telescope at kigge 53 millioner lysår væk og se på et supermassivt sort hul, som er 6,5 millioner gange solens masse og sidder i centrum af galaksen Messier 87 (M87). Det brændende historiske billede viste en lys halvmåne af ultravarm gas og affald, der kredser om det sorte huls begivenhedshorisont, det kulsorte centrale point-of-no-return, der fanger alt, der går over, selv lys.

EHT-holdet havde netop opnået en af ​​de mest imponerende præstationer i astronomiens historie, men dette var kun begyndelsen. I onsdags offentliggjorde medlemmer af EHT-samarbejdet nye resultater i Astrofysisk tidsskrift om M87s supermassive sorte hul (kendt som M87*), der afslører to nye store indsigter.

For det første ændrer begivenhedshorisontens skyggediameter sig ikke over tid, hvilket er præcis, hvad Einsteins generelle relativitetsteori forudsiger for et supermassivt sort hul på M87*'s størrelse. Den anden indsigt er dog, at den lyse halvmåne, der pryder denne skygge, langt fra er stabil: den vakler. Der er så meget turbulent stof omkring M87*, at det giver mening, at halvmånen ville bugne ud og blive urolig. Men det faktum, at vi kan se det over tid, betyder, at vi nu har en etableret metode til at studere fysikken i en af ​​de mest ekstreme former for miljø i hele universet.

Vi ønsker at forstå fysik under de ekstreme forhold i nærheden af ​​et sort hul og lære om, hvordan det sorte hul interagerer med stoffet i dets umiddelbare omgivelser, siger Maciek Wielgus, en astronom ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og hovedforfatteren. af den nye undersøgelse. At studere dynamikken i det halvmånelignende udseende af et sort hul er en måde at undersøge dette fascinerende miljø på.

Før EHT havde forskerne ikke de følsomme værktøjer, der var nødvendige for at studere de strukturelle ændringer, et sort hul går igennem. Det var som at se en film med en opløsning på 1 pixel, siger Wielgus. Du kan se, at lysstyrken ændrer sig med tiden - der sker tydeligvis noget der - men held og lykke med at finde ud af, hvad filmen handler om.

Event Horizon Telescope

De nye resultater foretager ikke nye observationer af M87*, men karakteriserer snarere skyggehalvmånen gennem en ny analyse af data indsamlet fra 2009 til 2013 under EHT's tidlige dage, kombineret med 2017-datasættet, der førte til billedet af den sorte hul i første omgang. De ældre data var mindre detaljerede på grund af softwarebegrænsninger og mere begrænset hardware, men de strakte sig over en længere periode. I mellemtiden bestod det nyere datasæt af kun fire observationer af M87* over en uge, men det var meget rigere og mere nuanceret. Wielgus og hans team var i stand til at bruge detaljer fra de nye data til at udfylde huller i de gamle, da du måske tilføjer et nyt korrigerende filter til et gammelt foto for at gøre det skarpere. Bam – de havde en time-lapse af høj kvalitet på M87*, over tidsskalaer, der strakte sig i flere uger.

EHT behandler stadig 2018-observationerne og planlægger at køre nye observationer af M87 næste år ved at bruge 10 teleskoper i alt. Disse observationer, som vil involvere en dybere undersøgelse af halvmånen, kunne afsløre ny indsigt i spindet af et sort hul, styrken af ​​dets magnetiske felt og plasmamikrofysikken i det omgivende stof. Til gengæld håber forskerne, at disse indsigter kan være en del af et større værk, der løser mysteriet bag nogle af de vildeste fænomener involveret i supermassive sorte huller, som det, der driver udstødningen af ​​højt ioniseret stof fra deres centrum.

skjule