Astronomer (og hele menneskeheten) har ferie: det første bildet av et svart hull presenteres. Det ble opprettet ved hjelp av Event Horizon Telescope (EHT), et virtuelt teleskop som består av flere radioteleskoper rundt om i verden. Bildet viser materiale rundt et supermassivt svart hull i sentrum av en galakse 55 millioner lysår unna. Og ja, et svart hull er en konsentrert fysikk, vanvittige gravitasjonsfenomener på grensen til de mulige og umulige, ekstreme forhold (du kan lese mer om hvordan sorte hull fungerer her). Men det er flere spørsmål.
Er det vanskelig å se et svart hull fordi det er svart?
Ikke. Det vil si, ja. Det er sant: sorte hull er svarte. Vanligvis ser vi alle slags stjerner og alt, fordi lyset som de sender ut når teleskopene våre (eller direkte inn i øynene våre), og vi registrerer det. Sorte hull er virkelig svarte. De avgir ikke synlig lys (på grunn av komplekse gravitasjonstriks), så de kan ikke sees.
Men dette er ikke et stort problem. Hvis vi hadde et svart hull i solsystemet vårt, ville du se det. Du vil se romets krumning ved dens tilstedeværelse, og du vil se stoffet som kretser rundt denne trakten. Hvis du har sett filmen Interstellar, viser den grovt sett en visualisering av et svart hull - den ble gjort med hjelp av astrofysiker Kip Thorne.
Det sorte hullet er vanskelig å se fordi det er lite. Vel, ok, ikke så liten som en maur, for eksempel. Hun er bittesmå i den forstand at en person er bitteliten når den blir sett på fra en kilometeravstand. Det beste begrepet ville være vinkelstørrelse. Hvis du snur hodet i en sirkel, får du en 360-graders helhetsvisning (men husk å vri kroppen også, ellers bøyer du nakken). Hvis du holder tommelen på armlengdes avstand, er det omtrent en halv graders vinkelstørrelse. Månen har omtrent samme kantete størrelse, slik at du kan dekke den med tommelen.
Hva med størrelsen på det sorte hullet? Ja, den er enorm. Det er også 55 millioner lysår fjernt. Dette betyr at det vil ta 55 millioner år for lys å reise så langt. Det er utrolig langt borte. Men den kantete størrelsen forhindrer oss virkelig. Et svart hull (i det minste den synlige delen) har en vinkelstørrelse på omtrent 40 mikroarsekunder.
Hva er et mikroarksekund? Som du vet, er sirkelen brutt ned i grader (og har vært i lang tid). Hver grad kan deles inn i 60 bueminutter, og hvert minutt er 60 buesekunder. Hvis du deler et lysbånd i en million deler, får du et mikroarsekund. Husker du at månens vinkelstørrelse er 0,5 grader (sett fra Jorden)? Dette betyr at månens kantete størrelse er 45 millioner ganger større enn størrelsen på et svart hull. Det sorte hullet er bittelitt med tanke på dets vinkelstørrelse.
Salgsfremmende video:
Men det er ikke alt. På grunn av diffraksjon kan vi ikke se ting med ørsmå vinkelstørrelser. Når lys passerer gjennom en åpning (for eksempel gjennom et teleskop eller inn i øyet), blir det spredt. Det bøyes på en slik måte at det forstyrrer resten av lyset som går gjennom hullet. Når det gjelder øyet, betyr dette at folk kan lage gjenstander med en vinkelstørrelse på omtrent 1 lysbue.
Og det betyr også at noe så lite som et svart hull er vanskelig å fange på et bilde.
Hvordan overvinne diffraksjonsgrensen?
La oss innrømme. Ting med ørsmå vinkeldimensjoner er virkelig vanskelig å se - hvordan skal vi da se materialet rundt et svart hull? Vinkeloppløsningen til et teleskop avhenger egentlig bare av to ting: størrelsen på hullet og bølgelengden til lyset. Å bruke kortere bølgelengder (for eksempel ultrafiolett eller røntgenstråling) gir bedre oppløsning. Men i dette tilfellet bruker teleskopet bølgelengden av lys i millimeterområdet. Dette er ganske lang bølgelengde sammenlignet med synlig lys, som er i 500 nanometerområdet.
Og dette betyr at den eneste måten å overvinne diffraksjonsgrensen er å gjøre teleskopet større. Det vil si hva de gjorde med Event Horizon Telescope. I utgangspunktet er det et teleskop på størrelse med jorden. Galskap, men sant. Ved å samle inn data fra flere teleskoper i forskjellige deler av verden, kan du kombinere dataene for å gjøre dem om til data fra ett GIANT-teleskop. Det er sant at du må prøve. Men det er problemer med denne metoden også. Med bare noen få teleskoper bruker EHT-teamet en rekke analytiske teknikker for å lage det mest sannsynlige bildet fra de innsamlede dataene. Så de klarte å "tegne" materiale rundt det sorte hullet.
Er dette et skikkelig bilde av et svart hull?
Hvis du ser gjennom et teleskop og ser Jupiter, ser du faktisk Jupiter. Merk: Hvis du ikke har gjort dette ennå, må du prøve det. Det er kult. Sollys spretter fra Jupiters overflate og reiser deretter gjennom et teleskop inn i øyet ditt. Boom. Jupiter. Han er ekte.
Men med et svart hull er ting litt annerledes. Bildet du ser er ikke engang i det synlige området. Dette er et radiobilde laget av bølgelengdene til lys. Hva er forskjellen mellom radiobølger og vanlig synlig lys? Faktisk er forskjellen bare i bølgelengden.
Lys- og radiobølger er elektromagnetiske bølger. Dette er utbredelsen av et skiftende elektrisk felt sammen med et skiftende magnetfelt (samtidig). Disse bølgene beveger seg med lysets hastighet - fordi de er lette. Siden radio og synlig lys har forskjellige bølgelengder, samhandler de imidlertid med materien på en annen måte. Hvis du slår på radioen hjemme, vil du motta et signal fra nærmeste radiostasjon. Disse radiobølgene reiser rett gjennom veggene. Og de synlige passerer ikke.
Det samme gjelder bilder. Hvis du har synlig lys fra et objekt, kan du se det med øyet og ta opp dette bildet på film eller med en digital opptaker. Dette bildet kan deretter vises på en dataskjerm og faktisk vises. Slik kan du se et bilde av månen.
Når det gjelder materialet rundt det sorte hullet, er dette ikke et synlig bilde. Dette er et radiobilde. Hver piksel i bildet representerer en spesifikk bølgelengde, men radiobølger. De oransje delene er falske farge-representasjoner av 1 millimeterbølgen. Det samme skjer når vi ønsker å "se" et bilde i det infrarøde eller ultrafiolette området. Vi må konvertere disse bølgelengdene til det vi kan se.
Så dette skuddet av et svart hull er ikke noe vanlig fotografi.
Ilya Khel
