Az Event Horizon Telescope együttműködési története 2019 áprilisában történetet tett, amikor közzétette az első képet a valaha készült fekete lyukról. Ez az eredmény évtizedek óta elkészítette a nemzetközi médiacirkuszt. A kép egy interferometria néven ismert technikának az eredménye, amelyben a világ minden részén lévõ csillagvizsgálók összekapcsolják a fényt távcsöveikbõl, hogy összetett képet hozzanak létre.
Ez a kép megmutatta, amit az asztrofizikusok régóta jósoltak, hogy a szélsőséges gravitációs hajlítás miatt a fotonok esnek az eseményhorizont körül, hozzájárulva az őket körülvevő fényes gyűrűkhöz. A múlt héten, március 18-án a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) kutatói egy új kutatást jelentettek be, amely megmutatja, hogy a fekete lyuk képei miként fedhetik fel a bonyolult alrendszert.
Nemrég jelent meg a folyóiratban az eredményeket leíró, a fekete lyuk fotongyűrűjének univerzális interferometrikus aláírása című tanulmány Tudományos előrehaladás. A csoportot Michael Johnson, a CfA asztrofizikusa vezette, és a Harvard Black Hole Initiative (BHI), a Los Alamos Nemzeti Laboratórium, a Princeton Elméleti Tudományos Központ és több egyetem tagjait ösztönözte.
Ahogyan Johnson egy nemrégiben közzétett CfA sajtóközleményben kifejtette:
„A fekete lyuk képe valójában beágyazott gyűrűsorozatokat tartalmaz. Minden egymást követő gyűrűnek átmérője megegyezik, de egyre élesebbé válik, mivel fénye többször körözte a fekete lyukat, mielőtt a megfigyelőhöz jutott volna. A jelenlegi EHT-képpel csak egy pillantást vetettünk a teljes bonyolultságra, amelynek minden fekete lyuk képén megjelennie kell. "
Ahogy az általános relativitáselmélet mondja, a gravitációs mezők megváltoztatják a téridő görbületét. Fekete lyuk esetén a hatás szélsőséges, és még a fény (fotonok) bejutását is okozza körülöttük. Ezek a fotonok árnyékot vetnek a beáramló gáz és por fényes gyűrűjére, amelyet a fekete lyuk gravitációja gyorsítja relativista sebességre.
Az árnyékolt régió körül egy fotongyűrű képződik fotonokból, amelyeket az erős gravitáció a fekete lyuk közelében koncentrál. Ez a gyűrű sokat mondhat a csillagászoknak a fekete lyukról, mivel mérete és alakja feltárja a fekete lyuk tömegét és forgását (más néven „spin”). Az EHT-képek miatt a fekete lyuk kutatói most már rendelkeznek egy eszközzel a fekete lyukak tanulmányozására.
Az 1950-es évek óta a csillagászok sokat tanultak róluk azzal, hogy megvizsgálták a környezetükre gyakorolt hatást. Más szavakkal, a fekete lyukak tanulmányozása indirekt és elméleti jellegű volt. Azonban a képességgel, hogy képeket készítsen ezekről az égi tárgyakról, a csillagászok végül közvetlenül megvizsgálhatják azokat és összegyűjthetik a valós adatokat.
George Wong, az Urbana-Champaign Illinois Egyetem fizika hallgatója volt a szoftver fejlesztéséért felelős, hogy szimulált fekete lyuk képeket készítsen. Ez a szoftver tette lehetővé azoknak a képeknek a kiszámítását, amelyek a mai napig a legnagyobb felbontásúak voltak, és lehetővé tette a csapatuk számára, hogy bontják őket a várható alkép sorozatba. Amint Wong jelezte:
„A különböző területek szakértőinek összehozása lehetővé tette számunkra, hogy valóban összekapcsoljuk a fotongyűrű elméleti megértését azzal, ami megfigyeléssel lehetséges. A klasszikus ceruza- és papírszámításként kezdett arra, hogy szimulációinkat új korlátokra állítsuk be. ”
A kutatók számára azonban különösen meglepő az volt, hogy a fekete lyuk képe által feltárt alépítmény miként teremt új kutatási lehetőségeket. Noha az általuk feltárt subrings általában a szemmel láthatatlan a képeken, nagyon tiszta jeleket szolgáltatnak, amikor az interferometriát használó távcsövek tömbjei megfigyelik.
Ez viszonylag egyszerű módszert kínál a csillagászoknak az EHT együttműködés eddig végzett munkájának kibővítésére. "Noha a fekete lyuk képeinek rögzítése általában sok elosztott távcsövet igényel, az alsó részek tökéletesen csak két, egymástól nagyon távol eső távcsövet használnak," - mondta Johnson. "Elegendő lenne egy űrtávcső hozzáadása az EHT-hez."
A csillagászat és az asztrofizika területén az utóbbi években több fordulatot tapasztaltak meg. A csillagközi tárgyak legelső megfigyelése, a gravitációs hullámok megerősítése és a fekete lyuk első közvetlen megfigyelése között. Ezek az első részek lehetővé tették a kutatást, amely megkísérel felfedni a kozmoszról számos tartós rejtélyt.
A csoport kutatását részben a NASA, a Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF), az Energiaügyi Minisztérium (DoE), valamint több tudományos és kutatási alapítvány által nyújtott támogatások tették lehetővé.
