BREAKING: Máme vôbec prvý obraz Čiernej diery v strede Mliečnej dráhy

Pred štyri a pol miliardami rokov sa naša bledomodrá bodka zrodila v troskách, ktoré zostali po zrode hviezdy. Odvtedy sme boli uzavretí v kozmickom tanci; Zem sa točí okolo Slnka; a Slnko sa točí okolo galaktického centra – temného, ​​tajomného srdca Mliečnej dráhy.

V tom temnom srdci, okolo ktorého sa točí celá galaxia, je supermasív čierna diera s názvom Sagittarius A*, ktorého hmotnosť je približne 4,3 miliónkrát väčšia ako hmotnosť Slnka. Dokázali sme odvodiť jeho prítomnosť a zmerať ju na základe pohybov objektov okolo nej, ale nikdy sme nevideli samotný objekt.

Nikdy, teda až doteraz.

Ten obraz v hornej časti obrazovky – vyzerajúci ako nádherná rozmazaná oranžová šiška – je prach okolo a tieň samotného Sgr A*, ktorý ľudstvo vidí úplne prvýkrát vďaka tvrdej práci spolupráce s teleskopom Event Horizon Telescope.

„Boli sme ohromení tým, ako dobre veľkosť prstenca súhlasila s predpoveďami z Einsteinovej teórie všeobecná relativita ,' povedal vedec projektu EHT Geoffrey Bower z Academia Sinica v Taipei.

„Tieto bezprecedentné pozorovania výrazne zlepšili naše chápanie toho, čo sa deje v samom strede našej galaxie, a ponúkajú nový pohľad na to, ako tieto obry čierne diery interagovať s okolím.“

Nemôžeme prestať zízať. Vôbec prvý obrázok Sgr A*. (EHT Collaboration)

Úspech prichádza tri roky po vydaní spoluprácevôbec prvý obrázok tieňa čiernej diery– supermasívna čierna diera s názvom M87* s hmotnosťou 6,5 miliardy násobku hmotnosti Slnka v strede galaxie vzdialenej 55 miliónov svetelných rokov.

Sgr A* je podstatne bližšie k nám, vo vzdialenosti okolo25 800 svetelných rokov. Dve čierne diery však predstavovali veľmi odlišné výzvy.

Porovnanie veľkosti M87* a Sgr A*. (spolupráca EHT, uznanie: Lia Medeiros, xkcd)

Pokus o zobrazenie čiernej diery sa pokúša zobraziť neviditeľné. Čierne diery nevyžarujú žiadne žiarenie, ktoré môžeme zaznamenať. Sú také husté, že za určitým bodom známym ako horizont udalostí ani svetlo, najrýchlejšia známa vec vo vesmíre, nie je schopné dosiahnuť únikovú rýchlosť z ich gravitačnej sily.

M87* je to, čo označujeme ako aktívne galaktické jadro. To znamená, že sa kŕmi – je obklopený obrovským diskom prachu a plynu, ktorý je vtiahnutý do čiernej diery. Šialené trenie a gravitácia zohrievajú tento materiál, takže jasne žiari. To je to, čo vidíme na obrázku M87* s tieňom čiernej diery v strede žeravého materiálu.

Sagittarius A* môže byť bližšie... ale ani zďaleka nie je taký aktívny. V skutočnosti, ak by Sgr A* bola osoba, len by to spotrebovalo ekvivalent zrnka ryže za milión rokov.

Navyše, galaktický stred Mliečnej dráhy je plný prachu, ktorý zakrýva veľa z toho, čo je v ňom obsiahnuté.

Vedci predtým zistili a oblak plynu obiehajúci okolo Sgr A* , vlastný akrečný disk čiernej diery, ale je relatívne chladný a žiari oveľa slabšie. Navyše, pretože čierna diera je menšia, obežná doba disku je menšia, čo znamená, že svetlo sa mení vo veľmi rýchlych časových intervaloch.

„Plyn v blízkosti čiernych dier sa pohybuje rovnakou rýchlosťou – takmer rovnako rýchlo ako svetlo – okolo Sgr A* aj M87*,“ povedal astronóm Chi-kwan ('CK') Chan z University of Arizona.

Ale tam, kde plyn trvá dni až týždne, kým obehne väčšiu M87*, v oveľa menšom Sgr A* dokončí obeh za pár minút. To znamená, že jas a vzor plynu okolo Sgr A* sa rýchlo menili, keď ho EHT Collaboration pozorovala – je to trochu ako snažiť sa jasne odfotiť šteňa, ktoré rýchlo prenasleduje svoj chvost.“

Vnútri niečo jasne žiari v rádiových vlnových dĺžkach – to by bolo Sgr A*, ale nikdy sa nám nepodarilo získať podrobný pohľad na to.

Na prekonanie týchto výziev skombinoval ďalekohľad Event Horizon Telescope osem teleskopov z celého sveta, ktoré spolupracovali v teleskope v podstate veľkosti Zeme s úžasným rozlíšením.

Počas pozorovacej kampane v roku 2017 bolo nasnímaných veľké množstvo snímok, ktoré vyprodukovali šesť terabajtov údajov. Tieto údaje bolo potrebné spracovať a analyzovať – proces trval roky a vývoj nových algoritmov na kompenzáciu rýchlej premenlivosti.

(EHT Collaboration)

Hore: EHT Collaboration vytvoril vôbec prvý obrázok (horný rámček) Sgr A* spriemerovaním tisícok obrázkov vytvorených pomocou rôznych výpočtových metód – všetky presne zodpovedajú údajom EHT. Tento spriemerovaný obrázok si zachováva prvky, ktoré sa častejšie vyskytujú na rôznych obrázkoch, a potláča prvky, ktoré sa objavujú zriedkavo.

Obrázky boli zoskupené do štyroch tried na základe podobných funkcií, ktoré môžete vidieť v spodnej časti obrázka vyššie. Stĺpcové grafy zobrazujú relatívny počet obrázkov patriacich do každého klastra.

Vedci budú ešte nejaký čas prežúvať neuveriteľné výsledky.

Supermasívne čierne diery sú kozmickým tajomstvom. Nevieme, ako sa im podarilo dostať sa tak veľký – Sgr A* je vlastne dosť malý jeden z týchto veľhadov – alebo ako vôbec vznikli,na úsvite času. Sú však hlavnými ťahúňmi vvývoj kozmu. Okolo nich krúžia celé galaxie; riadia tvorbu hviezd, dokonca aj mimo svojich vlastných galaxií.

Supermasívne čierne diery, ktoré zvyčajne študujeme, sú aktívne, napríklad M87*. Je to preto, že materiál v priestore okolo nich vyžaruje svetlo a magnetické polia čiernych dier môžu urýchliť prúdy do medzigalaktického priestoru, z ktorých obe nám môžu povedať o samotnej čiernej diere.

Ilustrácia zobrazujúca anatómiu supermasívnej čiernej diery. (ESO)

Kľud Sgr A* mohol spôsobiť, že obraz je náročnejší, ale práve táto vlastnosť ho robí výnimočným ako predmet štúdia. Pretože nežiari svetlom ako aktívnejšia čierna diera, možno by sme mohli vidieť prostredie okolo neho o niečo jasnejšie, čo by nám zase mohlo poskytnúť lepšie okno do fyziky horizontu udalostí.

To by nám mohlo pomôcť pochopiť najrôznejšie záhady čiernych dier, ako napríklad to, ako funguje narastanie, ako sa vypúšťajú trysky, dokonca aj to, či všeobecná relativita presne opísala extrémny časopriestor v blízkosti čiernej diery.

Fascinujúce je, že tieto dve čierne diery vyzerajú veľmi podobne. To, povedali vedci, znamená, že môžeme urobiť určité závery o čiernych dierach.

'Máme dva úplne odlišné typy galaxií a dve veľmi odlišné hmoty čiernych dier, ale blízko okraja týchto čiernych dier vyzerajú úžasne podobne.' povedala astronómka Sera Markoffová vedeckej rady EHT na Amsterdamskej univerzite v Holandsku.

'To nám hovorí, že všeobecná relativita riadi tieto objekty zblízka a akékoľvek rozdiely, ktoré vidíme ďalej, musia byť spôsobené rozdielmi v materiáli, ktorý obklopuje čierne diery.'

Nový obrázok otvára nové dvere pre štúdium týchto extrémnych objektov. Jeden obrázok čiernej diery je úžasný. Dva znamenajú, že nielenže bol tento prvý výsledok skutočný, ale teraz máme bod porovnania, aby sme pochopili, ako tieto neuveriteľné extrémne objekty fungujú.

'Teraz môžeme študovať rozdiely medzi týmito dvoma supermasívnymi čiernymi dierami, aby sme získali cenné nové vodítka o tom, ako tento dôležitý proces funguje,' povedal astrofyzik Keiichi Asada z Academia Sinica.

„Máme obrázky dvoch čiernych dier – jednu na veľkom konci a jednu na malom konci supermasívnych čiernych dier vo vesmíre – takže môžeme ísť oveľa ďalej v testovaní toho, ako sa gravitácia správa v týchto extrémnych prostrediach, než kedykoľvek predtým.“

Nové výsledky boli uverejnené v špeciálnom vydaní The Astrophysical Journal Letters .

Tlačovú konferenciu si môžete pozrieť nižšie a pozrieť si náš (teraz už hotový) blog naživo, kde sme o oznámení informovali v reálnom čase.

Všetky časy nižšie sú v UTC a chronologickom poradí. Obnovte a prejdite nadol, aby ste videli najnovšie aktualizácie. Každých pár minút budeme pridávať nové informácie.

12:40: Dobre, nadišla chvíľa! Sme na okraji svojich sedadiel a sme nesmierne nadšení, že sa môžeme s vami podeliť o tento obrovský moment v astronómii. Tento blog budeme aktualizovať každých pár minút, takže pokračujte v obnovovaní!

12:41: Pre tých, ktorí to dobiehajú, tu je to, čo o oznámení zatiaľ vieme. Výsledky sú z EHT, ktoré nám poskytlo náš prvý obraz čiernej diery pred takmer tromi rokmi. Vieme tiež, že výsledky sa týkajú našej vlastnej Mliečnej dráhy... čo naznačuje, že možno čoskoro uvidíme úplne prvý obrázok supermasívnej čiernej diery v strede našej galaxie, Sagittarius A* (Sgr A*).

Ak sa astronómom podarilo vytvoriť priamy obraz horizontu udalostí Sgr A*, bude to historický moment... takže sa uistite, že máte po ruke občerstvenie a veľa tekutín. Toto si nebudete chcieť nechať ujsť.

12:43: Nie je to len skutočnosť, že táto čierna diera je v našej domovskej galaxii, vďaka čomu by bolo toto oznámenie také cool. V skutočnosti je to neuveriteľne ťažký výkon. Sgr A* je asi 4,3 milióna krát väčšia ako hmotnosť Slnka, s horizontom udalostí 25,4 milióna kilometrov v priemere a je vzdialená 25 800 svetelných rokov. Skúšať si to predstaviť by bolo ako snažiť sa odfotografovať tenisovú loptičku mesiac .

12:44: Čierne dieryje mimoriadne ťažké zobraziť ich v najlepších časoch, pretože sú doslova neviditeľné a pohlcujú všetko elektromagnetické žiarenie. Ale štúdium Sgr A* je ešte zložitejšie, pretože je zakryté oblakom prachu a plynu.

Sgr A* bol hlavným cieľom pozorovacej kampane EHT v apríli 2017. Ak astronómovia zobrazili horizont čiernej diery, mala by vyzerať ako žiariaca šiška. Toto je akrečný disk čiernej diery, prstenec plynu a prachu, ktorý vydáva žiarenie, keď obieha okolo Sgr A*.

12:45: 15 minút do konca!

12:48: Priamy prenos sa natáča v sídle Európskeho vesmírneho observatória v Nemecku. Vysiela sa však súčasne s oznámeniami z Washingtonu. DC, Santiago de Chile, Mexico City, Tokio a Taipei.

V priamom prenose budeme počuť:

• Thomas Krichbaum, Inštitút Maxa Plancka pre rádiovú astronómiu, Nemecko

• Sara Issaoun, Centrum pre astrofyziku | Harvard & Smithsonian, USA a Radboud University, Holandsko

• José L. Gómez, Inštitút astrofyziky Andalúzie (CSIC), Španielsko

• Christian Fromm, Univerzita Würzburg, Nemecko

• Mariafelicia de Laurentis, Neapolská univerzita „Federico II“ a Národný inštitút pre jadrovú fyziku (INFN), Taliansko

Oznámenie Národnej vedeckej nadácie z Washingtonu, DC, bude obsahovať:

• Katherine (Katie) L. Bouman, odborná asistentka výpočtovej techniky a matematických vied, elektrotechniky a astronómie na Caltech

• Vincent Fish, vedecký pracovník na MIT Haystack Observatory

• Michael Johnson, astrofyzik v Centre pre astrofyziku | Harvard a Smithsonian

• Feryal Özel, profesor astronómie a fyziky na University of Arizona

Môže to znieť ako veľa, ale na tejto práci sa podieľa množstvo ďalších výskumníkov. Stačí povedať, že to bol obrovský podnik založený na spolupráci.

Stojí za zmienku, že všetci tu uvedení vedci pracujú s čiernymi dierami nejakým spôsobom, tvarom alebo formou.

12:51: V súčasnosti je na Twitteri veľa buzzov z astronomickej komunity.

Po 20 (dlhých) rokoch príprav, pozorovaní a analýz budú zajtra oznámené výsledky EHT na čiernej diere v centre Mliečnej dráhy! https://t.co/8NDlvv6CfK

— Shep Doeleman (@ShepDoeleman) 11. mája 2022

Áno, určite som nemohol spať 😬 ešte pár hodín! Budem na paneli európskej tlačovej konferencie hovoriť o výsledkoch, som tak nervózny, ale tak vzrušený, vidíme sa tam! https://t.co/K1DHwOJGkh

- DR. Sara Issaoun (@SaraIssaoun) 12. mája 2022

Dnes večer sa objaví vzrušujúci nový obrázok čiernej diery. Stavím sa, že vo vesmíre to vyzerá ako veľká oranžová vrtkavá a vrtkavá vec. pic.twitter.com/zJ49AINv3y

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

Tu je dychový pohľad na stred našej galaxie – mozaika infračervených a rádiových snímok, umne skombinovaných @SpaceGeck .
A o hodinu sa dozvieme oveľa viac o masívnej čiernej diere v strede. https://t.co/CQ8sBuOiAg pic.twitter.com/Nw1dGSbKiI

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

Už sa nevieme dočkať!

12:55: Päťminútové varovanie všetkých! Posledná šanca získať toto občerstvenie!

12,58: Tu sa vôbec nepotím... dve minúty do konca. Máme odpočítavanie! Máme hudbu! Toto sa naozaj deje!

13:00: Ideme na to.

13.01: TOTO JE TO! Naozaj sa čoskoro stretneme so Sgr A*!

13.02: Generálny riaditeľ ESO Xavier Barcons nás uvádza do konania…

Už mnohokrát sme boli tak blízko k Sgr A*, hovorí, s ďalekohľadmi študujúcimi pohyb hviezd okolo galaktického centra, čo nám umožňuje zmerať supermasívnu čiernu dieru.

„Zatiaľ však nevidíme priame vizuálne prvky tohto objektu,“ hovorí Barcons. (!!!!)

13.04: Barcons hovorí o viac ako 300 medzinárodných vedcoch, oveľa väčšom podpornom personále a ôsmich rádiových observatóriách po celom svete, ktoré spolupracujú na dosiahnutí tohto prelomového výsledku. Je to včasná pripomienka toho, čo môžeme dosiahnuť, keď krajiny spolupracujú, dodáva.

13:05: Už je to tu! Tu je Huib van Langeveld projektový riaditeľ EHT s obrázkom.

13.06: Poletíme do srdca galaxie, aby sme sa stretli s naším galaktickým centrom, z plání Čile, kde sa nachádza teleskop ALMA.

13.07: GASP POZRITE SA NA TO!!

Supermasívna čierna diera v strede Sgr A*. (EHT Collaboration)

13.08: Oh wow, to je úžasné. Aby bolo jasné, samotnú čiernu dieru nevidíme – ale je tam, v tej tmavej škvrne uprostred disku žiariaceho materiálu.

13.14: Teraz hovorí Sara Issaoun z Harvardu. Teraz, hovorí, máme po prvýkrát priamy dôkaz, že Sgr A* je čierna diera. Tmavá škvrna v strede je tieňom čiernej diery; okolo neho víri horúci plyn, zohrievaný trením. Tento plyn vydáva rádiové žiarenie, ktoré dokážeme odhaliť.

Jeho veľkosť je asi 52 mikrooblúkových sekúnd na oblohe, čo zodpovedá zobrazeniu šišky na Mesiaci. Keďže veľkosť tieňa čiernej diery súvisí s jej hmotnosťou, môžeme ju použiť na potvrdenie, že jej hmotnosť je približne 4 milióny krát väčšia ako hmotnosť Slnka. To je presne v súlade s Einsteinovými predpoveďami zo Všeobecnej relativity!

Sgr A* vyzerá veľmi podobne ako prvý obrázok čiernej diery, aký bol kedy získaný, obrázok M87*, aj keď sú tieto dva veľmi odlišné a nachádzajú sa vo veľmi odlišných prostrediach. To nám hovorí, že bez ohľadu na veľkosť prostredia bude priestor okolo čiernej diery ovládaný gravitáciou.

13.17: Thomas Krichbaum z Inštitútu Maxa Plancka pre rádiovú astronómiu v Nemecku teraz zdieľa technické detaily tohto obrovského úspechu. Trvalo 25 rokov, kým sa vyvinuli a zdokonalili techniky na spojenie ďalekohľadov po celom svete do jedného obrovského ďalekohľadu veľkosti Zeme, ktorý dokáže dosiahnuť rozlíšenie potrebné na zobrazenie čiernych dier.

Výsledkom je interferometer, ktorý je 3 milióny krát ostrejší ako ľudské oko. Pre obrázok Sgr A* sa získalo šesť terabajtov údajov – analýza týchto údajov trvala niekoľko rokov a vyžadovala si vývoj nových nástrojov.

13:20: José L. Gómez z Instituto de Astrofísica de Andalucía v Španielsku nám teraz podrobnejšie hovorí, ako osem teleskopov ďalekohľadu Event Horizon Telescope spolupracuje pri získavaní pozorovaní.

Sgr A* bol však oveľa tvrdší ako M87*, hovorí. Kraj je zahalený prachom; a zatiaľ čo sa plyn okolo každej čiernej diery pohybuje rovnakou rýchlosťou, Sgr A* je 1500-krát menej hmotný, čo znamená, že jeho plyn má oveľa kratšiu obežnú dráhu. To znamená, že plyn sa menil v rýchlych časových intervaloch počas vykonávania pozorovaní.

13:23: Toto je najdôkladnejšie preverený interferometrický obrázok, aký bol kedy získaný, spolu so snímkou ​​M87*.

AKTUÁLNE NÁM SĽÚBIL FILMY O ČIERNYCH DIERÁCH V BUDÚCNOSTI.

13:25: Christian Fromm z Würzburgskej univerzity v Nemecku nám teraz hovorí, čo nám obrázok hovorí o Sgr A*.

Tím použil superpočítače po celom svete na modelovanie čiernych dier. Pri porovnaní s ich modelmi nám obrázok hovorí, že Sgr A* sa otáča a že sa naň pozeráme zoči-voči.

13:27: Mariafelicia de Laurentis z Neapolskej univerzity 'Federico II' a Národného inštitútu pre jadrovú fyziku (INFN) v Taliansku nám hovorí, že veľkosť tieňa Sgr A* je v súlade s relativitou, ako v prípade M87*, aj keď tieto dva čierne diery pribúdajú materiály výrazne odlišnou rýchlosťou; Sgr A* miliónkrát menej ako M87*.

13:29: Štúdium prostredia okolo čiernej diery, ako je Sgr A* alebo M87*, nám umožní vykonať nové testy všeobecnej relativity v nádeji, že nájdeme miesta, kde sa rozpadá, hovorí de Laurentis. To nám môže pomôcť pochopiť gravitáciu, ako aj úlohu, ktorú zohrávajú čierne diery v našom vesmíre. To najlepšie ešte len príde!

13:31: Toto, hovorí Anton Zensus vo svojich záverečných poznámkach, je ďalšou úrovňou. 'Spojili sme najväčšie rádioteleskopy na svete do jednej kamery veľkosti Zeme.'

Zapojené teleskopy boli:

• Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA)
• experiment Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) v púšti Atacama v Čile
• 30-metrový ďalekohľad IRAM v Španielsku
• teleskop Jamesa Clerka Maxwella (JCMT)
• Veľký milimetrový ďalekohľad Alfonso Serrano (LMT)
• submilimetrové pole (SMA)
• Submilimetrový ďalekohľad UArizona (SMT)
• teleskop južného pólu (SPT)

Odvtedy EHT pridalo:

• Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) vo Francúzsku
• grónsky ďalekohľad (GLT)
• 12-metrový ďalekohľad UArizona na vrchu Kitt Peak

13:35: Nič z toho by nebolo možné bez 300 vedcov, ktorí na tejto spolupráci pracovali. „A čo Einstein?“ pýta sa Zensus. 'Skôr si myslím, že by bol vo vytržení.'

Dobre, tlačová konferencia sa teraz mení na otázky a odpovede, takže to tam necháme, ale zostaňte naladení na naše úplné spravodajstvo