sorte huller-infografik-v2
Videnskab og teknologi

Det første sort hulbillede kunne ændre alt, hvad vi ved om universet

Sorte huller er nogle af de mest spændende og mystiske genstande i universet, der inspirerer hele biblioteker med både videnskabelig forskning og science fiction, fra Einstein til filmen Interstellar . På trods af holdet, deres ufattelige tyngde har på vores forestillinger såvel som vores forståelse af fysik, har mennesker faktisk aldrig set et sort hul.

Det ser ud til at ændre onsdag med den forestående frigivelse af det første billede taget af Skytten A, det sorte hul i midten af vores Mælkevejen. Det er et vartegn øjeblik for både videnskab og teknologi muliggjort af Event Horizon Telescope , som faktisk er en række teleskoper spredt ud over Jorden. Du ser det her.

Ja, jeg ved, hvad du tænker: ‘Jeg har set masser af billeder af sorte huller.’

Måske tænker du på noget som dette:

sort hul

Alle disse billeder, vi har set fra NASA og andre videnskabelige organisationer, er blot illustrationer, der er oprettet ved hjælp af kunstnere, selvom mange af dem faktisk er baseret på data fra rigtige teleskoper. Ovenstående stammer i vid udstrækning fra data indsamlet af NASAs Chandra X-Ray-teleskop, som er i stand til at registrere det superopvarmede stof, der trækkes mod begivenhedshorisonten eller omkredsen af et sort hul.

Så den smukke illustration er på samme måde som at tegne en orkan baseret på vindhastighedsdata fra stormens ydre kanter. At faktisk se et satellitbillede af en rasende og spredende tropisk cyklon er en helt anden ting.

Men for virkelig at fange et direkte billede af et sort hul, eller i det mindste skyggen af et skitseret af det lyse materiale, der trækkes mod det, kræver det noget seriøst samarbejde.

Her et teleskop, der et teleskop

EHT er faktisk en række radioteleskoper på forskellige sider af kloden, der er knyttet til at skabe det, der kaldes et Very Long Baseline Interferometer (VLBI) på størrelse med selve jorden. Den grundlæggende idé her er, at radioteleskoper forskellige steder kombinerer deres signaler for at øge deres magt.

Hvis du har set billeder af Very Large Array i New Mexico (fremtrædende fremhævet i 1997-filmen Kontakt ) med dens flere teleskopiske retter, der alle arbejder sammen, kan du visualisere konceptet: Forestil dig Jodie Foster at tappe på en række retter, som er adskilt ikke med meter, men i stedet for tusinder af miles.

Dette planetstore observatorium er nødvendigt, fordi, som Smithsonian Astrophysical Observatory forklarer i nedenstående animation, mens Skytten A er 4 millioner gange så massiv som vores sol, den stadig er langt væk – en afstand på ca. 26.000 lysår.

Dette er selvfølgelig gode nyheder for alle mennesker, der er interesseret i ikke at blive suget ind i et sort hul, men det gør det meget svært at fotografere; det kan sammenlignes med at prøve at se hulerne på en golfbold i Los Angeles … fra New York. Få bedre ud af din super zoomobjektiv, som også er en slags, hvad Event Horizon Telescope er.

EHT's vifte af observatorier inkluderer teleskoper i Chile, Hawaii, Arizona, Mexico, Spanien og Sydpolen, alt nøjagtigt synkroniseret for at indsamle flere petabytes med data, alt sammen kombineret med hjælp af en supercomputer til at skabe det første billede af Skytten A .

Det billede, vi forventer at se onsdag, kommer fra data, der faktisk blev indsamlet tilbage i 2017. En del af årsagen til forsinkelsen er, at selvom vi er blevet meget bedre til at behandle enorme mængder data i de senere år, er internettet stadig ikke ganske hurtig nok til at kortlægge petabytes 'værd af information rundt om i verden på efterspørgsel. Hver EHT-placering lagrede sine observationsdata på en fysisk harddisk, der måtte transporteres til et databehandlingscenter og kombineres med data fra de andre observatorier.

Så nu har vi en phalanx af videnskabsmænd, der er begejstrede for at se på et sort hul på den anden side af galaksen – det er ingen overdrivelse at sige, at hele universet står på spil her … eller i det mindste vores grundlæggende forståelse af universet.

Beviser Einstein ret

Det skyldes, at formen på det sorte huls begivenhedshorisont i EHT-billedet kunne bevise Albert Einsteins teori om, hvordan tyngdekraften fungerer, eller kaste ny tvivl om det.

I et nøddeskal (skønt en af tilsyneladende enorm tæthed) sagde Einstein, at tyngdekraften rent faktisk kan fordreje stoffet fra rum-tid, hvilket let betragtes som den baggrund, Jorden, solen og alt andet bevæger sig igennem. Så når en stor stjerne kollapser på sig selv og forvandles til et meget tæt objekt med intens tyngdekraft, har den en vis alvorlig snekkraft.

Denne vanvittige supersuger kaldes ‘singularitet’ i midten af det sorte hul. Singulariteten er så kraftig, at den fordrejer rum-tid og bøjer lys nær begivenhedshorisonten. Så singulariteten, der forårsager alt dette kaos, skjuler sig faktisk et eller andet sted bag skyggen af det sorte hul skabt af sin egen, rumtidsvridende, letforbrugende massivitet.

sorte huller-infografik-v2

‘,’modalTemplate’:’

<\/svg>{{content}}<\/div><\/div>‘,’setContentOnInit’:false}’>

Det hele lyder lidt sindssyge, men der er masser af grunde til at tro, at Einstein har det rigtigt: Senest hjalp de første observationer af tyngdekraftsbølger forudsagt af hans teorier til at styrke disse teorier. Men Einsteins teori om tyngdekraft, der ser ud til at holde op, når vi ser på store genstande som stjerner og galakser, er ikke kompatibel med kvantemekanikken, studiet af de bizarre, uendelige partikler, der udgør atomer i hjertet af alt.

I følge Einsteins matematik skal en singularitet også være et virkelig bisarr sted. At være i stand til at studere billeder af det sorte hul, det skaber, kan føre til en bedre forståelse af, hvad der foregår der, og måske endda nye teorier, der broen mellem kløften mellem Einstein og kvanteverdenen.

Som astrofysiker Karan Jani udtrykte det i en vidunderlig tweet-forelæsning :

‘Singulariteten af et sort hul er et punkt med uendelig tæthed. Alle fysiske love, som vi kender, nedbrydes her. Men kan en sådan singularitet eksistere i det virkelige univers? Eller er det simpelthen, at vores viden ikke er udviklet nok til at forstå det ?’

Der er også andre underlige ting, der foregår ved sorte huller, som de modsætningsfulde og kraftfulde stråler af næsten lyshastighedspartikler, der ser ud til at sprænge over hele universet. Og hvad er der på den anden side af et sort hul? Er det et hvidt hul ? Et ormehul? En portal til et andet univers ? Disse ideer lyder måske latterlige, men i øjeblikket er de alle teknisk på bordet, i det mindste indtil vi får en meget bedre idé om, hvad der foregår ud over begivenhedshorisonten.

Og fra onsdag starter vi måske bare ind i den nye æra med forståelse.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *