BREAKING: Vi har det første billede nogensinde af det sorte hul i centrum af Mælkevejen

For fire og en halv milliard år siden blev vores lyseblå prik født i murbrokkerne, der var tilbage fra fødslen af ​​en stjerne. Siden da har vi været låst fast i en kosmisk dans; Jorden hvirvler rundt om Solen; og Solen hvirvler rundt i det galaktiske centrum – Mælkevejens mørke, mystiske hjerte.

Indeholdt i det mørke hjerte, som hele galaksen kredser om, er en supermassiv sort hul kaldet Sagittarius A*, der er omkring 4,3 millioner gange Solens masse. Vi har været i stand til at udlede dens tilstedeværelse og måle den, baseret på bevægelserne af objekter omkring den, men aldrig havde vi set selve objektet.

Aldrig, altså indtil nu.

Det billede øverst på skærmen – der ligner en herlig sløret orange donut – er støvet omkring og skyggen af ​​selve Sgr A*, set af menneskeheden for allerførste gang, takket være det hårde arbejde fra Event Horizon Telescope-samarbejdet.

'Vi var lamslåede over, hvor godt ringens størrelse stemte overens med forudsigelser fra Einsteins teori om generel relativitetsteori ,' sagde EHT-projektforsker Geoffrey Bower af Academia Sinica i Taipei.

'Disse hidtil usete observationer har i høj grad forbedret vores forståelse af, hvad der sker i centrum af vores galakse, og giver ny indsigt i, hvordan disse kæmpe sorte huller interagere med deres omgivelser.'

Vi kan ikke stoppe med at stirre. Det første billede nogensinde af Sgr A*. (EHT-samarbejde)

Præstationen kommer tre år efter, at samarbejdet udgavdet første billede af et sort huls skygge nogensinde opnået– et supermassivt sort hul ved navn M87*, der er 6,5 milliarder gange Solens masse i centrum af en galakse 55 millioner lysår væk.

Sgr A* ligger betydeligt tættere på os, i en afstand af ca25.800 lysår. Men de to sorte huller gav meget forskellige udfordringer.

Størrelsessammenligning af M87* og Sgr A*. (EHT-samarbejde, anerkendelse: Lia Medeiros, xkcd)

Forsøg på at afbilde et sort hul er at forsøge at afbilde det usynlige. Sorte huller afgiver ingen stråling, vi kan opdage. De er så tætte, at efter et bestemt punkt kendt som begivenhedshorisonten, ikke engang lys, den hurtigste kendte ting i universet, er i stand til at opnå flugthastighed fra deres tyngdekraft.

M87* er, hvad vi omtaler som en aktiv galaktisk kerne. Det betyder, at den føder – omgivet af en enorm skive af støv og gas, der bliver trukket ind i det sorte hul. Den vanvittige friktion og tyngdekraft, der er involveret, opvarmer dette materiale, så det lyser klart. Det er det, vi ser på billedet af M87*, med skyggen af ​​det sorte hul i midten af ​​det glødende materiale.

Skytten A* er måske tættere på... men den er ikke nær så aktiv. Faktisk, hvis Sgr A* var en person, det ville kun tære hvad der svarer til et riskorn hver million år.

Desuden er Mælkevejens galaktiske centrum tykt med støv, der skjuler meget af det, der er indeholdt deri.

Forskere havde tidligere opdaget en sky af gas, der kredser om Sgr A* , en tilvækstskive af det sorte huls helt egen, men den er relativt kølig og lyser meget svagere. Desuden, fordi det sorte hul er mindre, er skivens omløbsperiode mindre, hvilket betyder, at lyset ændrer sig på meget hurtige tidsskalaer.

'Gassen i nærheden af ​​de sorte huller bevæger sig med samme hastighed - næsten lige så hurtigt som lys - rundt om både Sgr A* og M87*,' sagde astronomen Chi-kwan ('CK') Chan fra University of Arizona.

'Men hvor gas tager dage til uger at kredse om den større M87*, fuldfører den i den meget mindre Sgr A* en bane på få minutter. Det betyder, at lysstyrken og mønsteret af gassen omkring Sgr A* ændrede sig hurtigt, mens EHT Collaboration observerede det – lidt som at prøve at tage et klart billede af en hvalp, der hurtigt jagtede halen.'

Indenfor skinner noget klart i radiobølgelængder – det ville være Sgr A*, men vi havde aldrig været i stand til at få et detaljeret billede af det.

For at overvinde disse udfordringer kombinerede Event Horizon-teleskopet otte teleskoper fra hele verden, som arbejdede sammen i, hvad der i bund og grund er et teleskop på størrelse med Jorden, med spektakulær opløsning.

Et stort antal billeder blev taget under en observationskampagne i 2017, der producerede seks terabyte data. Disse data skulle behandles og analyseres – en proces, der tog årevis, og udviklingen af ​​nye algoritmer for at kompensere for den hurtige foranderlighed.

(EHT-samarbejde)

Ovenfor: EHT-samarbejdet skabte det første billede nogensinde (øverste ramme) af Sgr A* ved at sammensætte et gennemsnit af tusindvis af billeder skabt ved hjælp af forskellige beregningsmetoder – som alle passer nøjagtigt til EHT-dataene. Dette gennemsnitsbillede bevarer træk, der er mere almindeligt set i de forskellige billeder, og undertrykker træk, der forekommer sjældent.

Billederne blev grupperet i fire klasser baseret på lignende funktioner, som du kan se nederst på billedet ovenfor. Søjlegraferne viser det relative antal billeder, der tilhører hver klynge.

Forskere kommer til at tygge over de utrolige resultater i nogen tid fremover.

Supermassive sorte huller er et kosmisk mysterium. Vi ved ikke, hvordan de formår at blive så store – Sgr A* er faktisk ret lille til en af ​​disse giganter – eller hvordan de blev dannet i første omgang,ved tidernes morgen. De er dog store drivere ievolution af kosmos. Hele galakser hvirvler rundt om dem; de kontrollerer stjernedannelsen, selv uden for deres egne galakser.

De supermassive sorte huller, som vi normalt studerer, er aktive, ligesom M87*. Det skyldes, at materialet i rummet omkring dem udsender lys, og magnetfelterne i de sorte huller kan accelerere jetfly ind i det intergalaktiske rum, som begge kan fortælle os om selve det sorte hul.

Illustration, der viser anatomien af ​​et supermassivt sort hul. (ESO)

Sgr A*'s ro kan have gjort det mere udfordrende at afbilde, men netop denne egenskab gør det ekstraordinært som et studieobjekt. Fordi det ikke brænder af lys som et mere aktivt sort hul, kan vi måske se miljøet omkring det lidt tydeligere, hvilket igen kan give os et bedre vindue til begivenhedshorisontens fysik.

Dette kunne hjælpe os med at forstå alle mulige sorte huls mysterier, såsom hvordan accretion fungerer, hvordan jetfly opsendes, selv om den generelle relativitetsteori præcist har beskrevet den ekstreme rumtid i nærheden af ​​et sort hul.

Fascinerende nok ser de to sorte huller meget ens ud. Dette, sagde forskerne, betyder, at vi kan drage visse slutninger om sorte huller.

'Vi har to helt forskellige typer galakser og to meget forskellige sorte hul-masser, men tæt på kanten af ​​disse sorte hul ligner de utroligt meget,' sagde astronomen Sera Markoff af EHT Science Council ved University of Amsterdam i Holland.

'Dette fortæller os, at den generelle relativitetsteori styrer disse objekter tæt på, og enhver forskel, vi ser længere væk, må skyldes forskelle i det materiale, der omgiver de sorte huller.'

Det nye billede åbner en ny dør til at studere disse ekstreme objekter. Et billede af et sort hul er fantastisk. To betyder, at ikke kun det første resultat var ægte, vi har nu et sammenligningspunkt for at forstå, hvordan disse utrolige, ekstreme objekter fungerer.

'Nu kan vi studere forskellene mellem disse to supermassive sorte huller for at få værdifulde nye spor om, hvordan denne vigtige proces fungerer,' sagde astrofysiker Keiichi Asada fra Academia Sinica.

'Vi har billeder af to sorte huller - et i den store ende og et i den lille ende af supermassive sorte huller i universet - så vi kan gå meget længere i at teste, hvordan tyngdekraften opfører sig i disse ekstreme miljøer end nogensinde før.'

De nye resultater er offentliggjort i et særnummer af The Astrophysical Journal Letters .

Du kan se pressemødet herunder, og se vores (nu færdige) liveblog, hvor vi dækkede annonceringen i realtid.

Alle tider nedenfor er i UTC og kronologisk rækkefølge. Opdater og rul til bunden for at se de seneste opdateringer. Vi tilføjer nye oplysninger hvert par minutter.

12.40: Okay, øjeblikket er kommet! Vi er på kanten af ​​vores pladser og er enormt spændte på at dele dette enorme øjeblik inden for astronomi med jer alle. Vi vil opdatere denne blog med få minutters mellemrum, så bliv ved med at trykke på Opdater!

12.41: For dem, der er ved at indhente det, er her, hvad vi ved indtil videre om annonceringen. Resultaterne er fra EHT, som gav os vores første billede af et sort hul for næsten tre år siden. Vi ved også, at resultaterne vedrører vores egen Mælkevej... hvilket tyder på, at vi måske er ved at se det allerførste billede af det supermassive sorte hul i centrum af vores galakse, Skytten A* (Sgr A*).

Hvis astronomer har formået at producere et direkte billede af Sgr A*'s begivenhedshorisont, vil det være et historisk øjeblik... så sørg for, at du har snacks og masser af væske ved hånden. Du vil ikke gå glip af dette.

12.43: Det er ikke kun det faktum, at dette sorte hul er i vores hjemmegalakse, der ville gøre denne meddelelse så cool. Det er faktisk en utrolig svær bedrift. Sgr A* er omkring 4,3 millioner gange Solens masse med en begivenhedshorisont på 25,4 millioner kilometer i diameter og er 25.800 lysår væk. At prøve at forestille sig det ville være som at prøve at fotografere en tennisbold på månen .

12.44: Sorte hullerer ekstremt svære at afbilde på de bedste tidspunkter, fordi de bogstaveligt talt er usynlige og absorberer al elektromagnetisk stråling. Men Sgr A* er endnu sværere at studere, fordi den er skjult af en sky af støv og gas.

Sgr A* var et vigtigt mål for EHT's observationskampagne i april 2017. Hvis astronomer har afbilledet det sorte huls horisont, skulle det fremstå som en glødende donut. Dette er det sorte huls tilvækstskive, en ring af gas og støv, der afgiver stråling, når den kredser om Sgr A*.

12.45: 15 minutter tilbage!

12.48: Livestreamen er optaget fra hovedkvarteret for European Space Observatory i Tyskland. Men det udsendes samtidigt sammen med meddelelser fra Washington. DC, Santiago de Chile, Mexico City, Tokyo og Taipei.

I livestreamen hører vi fra:

• Thomas Krichbaum, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Tyskland

• Sara Issaoun, Center for Astrofysik | Harvard & Smithsonian, USA og Radboud University, Holland

• José L. Gómez, Institut for Astrofysik i Andalusien (CSIC), Spanien

• Christian Fromm, Würzburg Universitet, Tyskland

• Mariafelicia de Laurentis, University of Napoli 'Federico II' og National Institute for Nuclear Physics (INFN), Italien

National Science Foundation-meddelelsen fra Washington, DC, vil indeholde:

• Katherine (Katie) L. Bouman, adjunkt i computing og matematiske videnskaber, elektroteknik og astronomi ved Caltech

• Vincent Fish, forsker ved MIT Haystack Observatory

• Michael Johnson, astrofysiker ved Center for Astrofysik | Harvard og Smithsonian

• Feryal Özel, professor i astronomi og fysik ved University of Arizona

Det lyder måske af meget, men der er adskillige andre forskere involveret i dette arbejde. Det er tilstrækkeligt at sige, at dette har været et stort samarbejde.

Det er værd at bemærke, at alle de videnskabsmænd, der er anført her, arbejder med sorte huller på en eller anden måde, form eller form.

12.51: Der er meget buzz lige nu fra astronomisamfundet på Twitter.

Efter 20 (lange) års forberedelse, observation og analyse vil EHT-resultaterne på det sorte hul i Mælkevejens centrum blive offentliggjort i morgen! https://t.co/8NDlvv6CfK

— Shep Doeleman (@ShepDoeleman) 11. maj 2022

Jep jeg kunne bestemt ikke sove 😬 et par timer endnu! Jeg vil være i det europæiske pressekonferencepanel for at tale om resultaterne, jeg er så nervøs, men så spændt, vi ses! https://t.co/K1DHwOJGkh

— Dr. Sara Issaoun (@SaraIssaoun) 12. maj 2022

Spændende nyt sort hul-billede kommer i aften. Mit bud er, at det ligner en stor orange slingrende hvirvlende ting i rummet. pic.twitter.com/zJ49AINv3y

— Prof. Lisa Harvey-Smith (@lisaharveysmith) 12. maj 2022

Her er en betagende udsigt over midten af ​​vores galakse - en mosaik af infrarøde og radiobilleder, kunstfærdigt kombineret af @SpaceGeck .
Og om en time er vi ved at lære meget mere om det massive sorte hul i midten. https://t.co/CQ8sBuOiAg pic.twitter.com/Nw1dGSbKiI

— Corey S. Powell (@coreyspowell) 12. maj 2022

Vi kan ikke vente!

12.55: Fem minutters advarsel alle sammen! Sidste chance for at få de snacks!

12.58: Jeg sveder slet ikke her... to minutter tilbage. Vi har en nedtælling! Vi har musik! Det her sker virkelig!

13.00: Nu sker det.

13.01: DETTE ER DET! Vi er virkelig ved at møde Sgr A*!

13.02: ESO's generaldirektør Xavier Barcons introducerer os for procedurer...

Vi har været så tæt på Sgr A* mange gange før, siger han, med teleskoper, der studerer stjernernes bevægelser omkring det galaktiske centrum, hvilket giver os mulighed for at måle det supermassive sorte hul.

'Men vi mangler endnu at se direkte billeder af dette objekt,' siger Barcons. (!!!!)

13.04: Barcons taler om de 300+ internationale videnskabsmænd, meget mere støttepersonale og otte radioobservatorier rundt om i verden, der arbejder i samarbejde for at opnå dette banebrydende resultat. Det er en rettidig påmindelse om, hvad vi kan opnå, når lande arbejder sammen, tilføjer han.

13.05: Her kommer det! Her er Huib van Langeveld EHT Project Director med billedet.

13.06: Vi skal flyve ind i hjertet af galaksen for at møde vores galaktiske center, fra sletterne i Chile, hvor ALMA-teleskopet er placeret.

13.07: GASP SE PÅ DET!!

Det supermassive sorte hul i midten af ​​Sgr A*. (EHT-samarbejde)

13.08: Åh wow, det er fantastisk. For at være klar, kan vi ikke se selve det sorte hul – men det er der, i den mørke plet i midten af ​​en skive af glødende materiale.

13.14: Sara Issaoun fra Harvard taler nu. Vi har nu, siger hun, for første gang, direkte beviser for, at Sgr A* er et sort hul. Den mørke plet i midten er skyggen af ​​det sorte hul; omkring den hvirvler varm gas, opvarmet af friktion. Denne gas afgiver radiostråling, som vi kan detektere.

Dens størrelse er omkring 52 mikrobuesekunder på himlen, hvilket svarer til at afbilde en doughnut på Månen. Da størrelsen af ​​et sort huls skygge er relateret til dets masse, kan vi bruge det til at bekræfte, at dets masse er omkring 4 millioner gange Solens masse. Dette er helt i overensstemmelse med Einsteins forudsigelser fra General Relativity!

Sgr A* ligner meget det første billede af et sort hul, der nogensinde er opnået, det af M87*, selvom de to er meget forskellige og er i meget forskellige miljøer. Dette fortæller os, at uanset størrelsen af ​​miljøet, vil rummet omkring et sort hul blive domineret af tyngdekraften.

13.17: Thomas Krichbaum fra Max Planck Institute for Radio Astronomy i Tyskland deler nu de tekniske detaljer om denne enorme præstation. Det tog 25 år at udvikle og forfine teknikkerne til at kombinere teleskoper rundt om i verden til ét gigantisk teleskop i jordstørrelse, der kan opnå den opløsning, der kræves for at afbilde sorte huller.

Resultatet er et interferometer, der er 3 millioner gange skarpere end det menneskelige øje. Til billedet af Sgr A* blev der opnået seks terabyte data - analyse af disse data tog flere år og krævede udvikling af nye værktøjer.

13.20: José L. Gómez fra Instituto de Astrofísica de Andalucía i Spanien fortæller os nu mere detaljeret, hvordan de otte teleskoper i Event Horizon Telescope arbejder sammen for at opnå observationer.

Sgr A* var dog så meget sværere end M87*, siger han. Området er skjult af støv; og mens gassen omkring hvert sort hul bevæger sig med samme hastighed, er Sgr A* 1.500 gange mindre massiv, hvilket betyder, at dens gas har en meget kortere kredsløb. Det betyder, at gassen ændrede sig på hurtige tidsskalaer, mens observationerne blev taget.

13.23: Dette er det mest grundigt undersøgte interferometriske billede, der nogensinde er opnået, sammen med billedet af M87*.

HAN HAR LIGE LOVET OS FILM MED SORTE HULLER I FREMTIDEN.

13.25: Christian Fromm fra Würzburg Universitet i Tyskland går nu op for at fortælle os, hvad billedet fortæller os om Sgr A*.

Holdet brugte supercomputere rundt om i verden til at modellere sorte huller. Sammenlignet med deres modeller fortæller billedet os, at Sgr A* roterer, og at vi ser på det ansigt til ansigt.

13.27: Mariafelicia de Laurentis fra University of Napoli 'Federico II' og National Institute for Nuclear Physics (INFN) i Italien fortæller os, at størrelsen af ​​skyggen af ​​Sgr A* er i overensstemmelse med relativitetsteorien, som med M87*, selvom de to sorte huller ophobes materialer med vidt forskellige hastigheder; Sgr A* en million gange mindre end M87*.

13.29: At studere miljøet omkring et sort hul som Sgr A* eller M87* vil give os mulighed for at udføre nye test af generel relativitetsteori i håb om at finde steder, hvor det bryder sammen, siger de Laurentis. Dette kan hjælpe os med at prøve at forstå tyngdekraften, såvel som den rolle, sorte huller spiller i vores univers. Det bedste er endnu ikke kommet!

13.31: Dette, siger Anton Zensus i sin afsluttende bemærkning, er det næste niveau. 'Vi har kombineret verdens største radioteleskoper i ét kamera på størrelse med jorden.'

De involverede teleskoper var:

• Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
• Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) i Atacama-ørkenen i Chile
• IRAM 30 meter teleskopet i Spanien
• James Clerk Maxwell Telescope (JCMT)
• det store millimeterteleskop Alfonso Serrano (LMT)
• Submillimeter Array (SMA)
• UArizona Submillimeter Telescope (SMT)
• South Pole Telescope (SPT)

Siden da har EHT tilføjet:

• Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) i Frankrig
• Grønlands Teleskop (GLT)
• UArizona 12-meter teleskopet på Kitt Peak

13.35: Intet af dette kunne have været muligt uden de 300 videnskabsmænd, der arbejdede på dette samarbejde. 'Hvad med Einstein?' spørger Zensus. 'Jeg tror snarere, han ville være ekstatisk.'

Okay, pressekonferencen bladrer til en Q&A nu, så vi lader det være der, men følg med for vores fulde dækning