Einsteins teori blev bekræftet i 1919, da den britiske astronom Sir Arthur Eddington målte bøjning af stjernelys omkring solen under en total solformørkelse. Og det er blevet bekræftet siden. Hvad med nu?
Endelig trukket ud af skyggerne.Billede via Event Horizon Telescope Collaboration.
Af Kevin Pimbblet, University of Hull
Sorte huller er langvarige superstjerner af science fiction. Men deres Hollywood-berømmelse er lidt mærkelig, da ingen nogensinde har set en - i det mindste indtil nu. Hvis du havde brug for at se for at tro, så tak til Event Horizon Telescope (EHT), som netop har produceret det første direkte billede af et sort hul nogensinde. Denne fantastiske feat krævede globalt samarbejde for at gøre Jorden til et kæmpe teleskop og forestille et objekt tusinder af billioner kilometer væk.
Så imponerende og banebrydende som det er, handler EHT-projektet ikke kun om at tage en udfordring. Det er en hidtil uset test af, om Einsteins ideer om rummets og tidens natur holder fast under ekstreme omstændigheder og ser nærmere på end sorte huller i universet.
For at kortlægge en lang historie: Einstein havde ret.
At fange det uopsigelige
Et sort hul er et område i rummet, hvis masse er så stor og tæt, at ikke engang lys kan undslippe dens gravitationsattraktion. På baggrund af det sorte baggrundsbillede af det blækagtige, er det en næsten umulig opgave at fange en. Men takket være Stephen Hawkings banebrydende arbejde, ved vi, at de kolossale masser ikke kun er sorte afgrunde. Ikke kun er de i stand til at udsende store stråler af plasma, men deres enorme tyngdekraft trækker strømme af stof ind i dens kerne.
Når materien nærmer sig et sort huls begivenhedshorisont - det punkt, hvor ikke engang lys kan slippe ud - danner det en kredsende disk. Materiale på denne disk omdanner en del af sin energi til friktion, når den gnider mod andre partikler af stof. Dette varmer op disken, ligesom vi varmer vores hænder på en kold dag ved at gnide dem sammen. Jo nærmere sagen, jo større er friktionen. Materiale tættere på begivenhedshorisonten lyser strålende lyst med varmen fra hundreder af solskin. Det er dette lys, som EHT registrerede sammen med ”silhuetten” af det sorte hul.
Det er en utrolig hård opgave at fremstille billedet og analysere sådanne data. Som en astronom, der studerer sorte huller i fjerne galakser, kan jeg normalt ikke engang forestille mig en enkelt stjerne i disse galakser klart, slet ikke se det sorte hul i deres centre.
EHT-teamet besluttede at målrette to af de nærmeste supermassive sorte huller til os - både i den store elliptiske formede galakse, M87 og i Skytten A *, i midten af vores Mælkevej.
For at give en fornemmelse af, hvor hård denne opgave er, mens Mælkevejens sorte hul har en masse på 4,1 millioner solskin og en diameter på 60 millioner kilometer, er det 250.614.750.218.665.392 kilometer væk fra Jorden - det svarer til at rejse fra London til New York 45 billioner gange. Som bemærket af EHT-teamet, er det som at være i New York og forsøge at tælle hulerne på en golfbold i Los Angeles, eller afbildning af en appelsin på månen.
For at fotografere noget så umuligt langt væk, havde teamet brug for et teleskop så stort som jorden selv. I mangel af en sådan gargantuan-maskine forbandt EHT-teamet teleskoper fra hele planeten og kombinerede deres data. For at fange et nøjagtigt billede i en sådan afstand, skulle teleskopene være stabile, og deres aflæsninger fuldstændigt synkroniseret.
Hvordan forskerne fangede det første billede af et sort hul.
For at opnå denne udfordrende bedrift brugte teamet atomur så nøjagtige at de mister kun et sekund pr. Hundrede millioner år. De 5.000 terabyte data indsamlet var så store, at de måtte opbevares på hundreder af harddiske og fysisk leveres til en supercomputer, som korrigerede tidsforskellen i dataene og producerede billedet ovenfor.
Generel relativitet bekræftes
Med en følelse af spænding så jeg livestrømmen, der viser billedet af det sorte hul fra centrum af M87 for første gang.
Det vigtigste indledende hjem er, at Einstein havde ret. Igen. Hans generelle relativitetsteori har bestået to seriøse prøver fra universets mest ekstreme forhold i de sidste par år. Her forudsagde Einsteins teori observationer fra M87 med ujævn præcision og er tilsyneladende den rigtige beskrivelse af arten af rum, tid og tyngdekraft.
Målingerne af stofhastighederne omkring midten af det sorte hul stemmer overens med at være nær lysets hastighed. Fra billedet bestemte EHT-forskerne, at M87-sorte hul er 6,5 milliarder gange solens masse og 40 milliarder km over - det er større end Neptuns 200-årige bane om solen.
Mælkevejens sorte hul var for udfordrende til billedet nøjagtigt denne gang på grund af hurtig variation i lyseffekten. Forhåbentlig tilføjes snart flere teleskoper til EHT's matrix for at få stadig klarere billeder af disse fascinerende objekter. Jeg er ikke i tvivl om, at vi i den nærmeste fremtid vil være i stand til at se på det mørke hjerte i vores helt egen galakse.
Kevin Pimbblet, universitetslektor i fysik, University of Hull
Nederste linje: En fysiker forklarer, hvordan det sorte hulbillede hjælper med at støtte Einsteins relativitetsteori.
Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.
