https://www.kamerabild.se/nyheter/foto/bilden-av-ljuset-runt-ett-svart-hal
546579
Foto
Fotonyhet

Bilden av ljuset runt ett svart hål är historisk

Första visuella upplevelsen av ett svart hål, lokaliserat i mitten av den gigantiska elliptiska galaxen M87 i Virgohopen i stjärnbilden Jungfrun, som befinner sig 55 miljoner ljusår från oss.

Totalbetyg

Nu har 200 astronomer och forskare från 40 olika länder för första gången lyckats skapa en bild på siluetten av ett svart hål – något som tar vår förståelse av universum ett stort steg framåt.

Ett svart hål, med en dragningskraft så stor att inte ens ljuset kan undkomma. Ja, det är inte bara att fotografera något som inte kan avge ljus, och framförallt inte ett supermassivt svart hål – eftersom allt ljus i dess närhet böjs av in i hålet. Men nu har astronomer och forskare med hjälp av teleskopklustret Event Horizon Telescope, EHT, lyckats fånga det som finns i ett svart håls omedelbara utkant på bild.

Bilden är det länge sökta och starkaste beviset på att ett svart hål faktiskt existerar, och innebär enligt forskarna själva ett paradigmskifte för världens forskning kring hur de mest extrema objekten i universum fungerar.

Forskarna i det internationella samarbetet har tillsammans tagit fram teleskopet EHT som består av åtta radioteleskop här på jorden. Ihop bildar de motsvarigheten till ett teleskop lika stort som jorden, som samlar de in data från olika vinklar som sedan kan sättas samman till en komplett bild. Teleskopen tittade i detta fall på ett mycket smalt band av strålning från den materia som finns nära runtom det svarta hålet.

Den data som fångas har sedan synkroniserats från de olika teleskopen, på samma vis som man kan sätta skärpan rätt i ett spegelteleskop genom att placera speglarna exakt och koncentrera ljuset korrekt.

Bild: Hotaka Shiokawa/Event Horizon Telescope
Stillbild från datorsimulering över hur man innan beräknat att en bild på ett annat supermassivt svart hål, Sagittarius A i mitten av Vintergatan, skulle se ut med data från Event Horizon-teleskopet.

Fångar händelsehorisonten

Det vi kan se på bilden är alltså den strålning som ligger närmast det svarta hålet lokaliserat i mitten av den gigantiska elliptiska galaxen M87, som befinner sig 55 miljoner ljusår från oss, som EHT riktat in sig på. Det är också därför namnet på teleskopet är "Event Horizon", eller "Händelsehorisonten", eftersom det är namnet på den rumsliga gräns som finns kring ett svart hål för det ljus eller den strålning som kan observeras eftersom den precis undgår gravitationen. Storleken på händelsehorisonten är uppmätt till något kortare än 40 miljarder kilometer.

Och det är oerhörda mängder data som fångats in, hela 5 petabyte (5 000 terabyte) – så mycket att inte ens internet räckte till för att överföra informationen tillräckligt snabbt, vilket gjorde att man istället lagrade informationen på hårddiskar som flögs till den superdator som sedan gjort alla beräkningar och matematiska korrigeringar. För att lyckas krävdes extremt exakta atomur vid varje teleskop, och att beräkningarna tog hänsyn till rotationen av jorden.

Illustration: Jean-Pierre Luminet
En handplottad grafisk bild av av astrofysikern Jean-Pierre Luminet från 1978.

Grafik: KS Thorne/Caltech/Classical and Quantum Gravity
I en matematisk simulering av hur ljuset runt ett svart hål beter sig har den teoretiske fysikern Kip Thorne beräknat fram den mest "vetenskapligt korrekta" avbildningen av hur ett svart hål skulle se ut om man tittade på det.

Har gjort simuleringar

Strålningen kring händelsehorisonten böjs av det svarta hålets gravitation, vilket påverar bilden av hur siluetten av det svarta hålet ser ut, något som är svårt att veta exakt men som innan kunnat visualiserats genom matematiska beräkningar.

Redan 1978 fick vi en försmak för hur en sådan visualisering skulle kunna se ut, genom Jean-Pierre Luminets arbete med att processa data i en simulering från 60-talet på en IBM 7040-dator med hålkort. Datapunkterna plottade han själv ut på ett papper som gav en svartvit bild av hur det skulle kunna se ut.

Men den senaste mest detaljerade och korrekta visuella bilden av hur ett svart håls omgivning skulle kunna se ut har gjorts av den teoretiske fysikern Kip Thorne. Genom matematiska modeller för hur ljuset rör sig i tid och rum kunde bilden avslöja att ljuset böjer sig så mycket att en sekundär bild av ljus från hålets baksida visar sig.

Foto: KS THORNE/Paramount Pictures
I filmen Interstellar har man använt sig av Thornes beräkningar för att visualisera det svarta hålet "Gargantua".

Under 2014 fick den allmäna massan se en förfinad version av Thrones matematiska beräkningar på ett svart hål i Christopher Nolans film "Interstellar". Filmen prisades för att vara vetenskapligt korrekt i sitt innehåll – med de teorier vi känner till idag – något som i grunden också avspeglade sig i presentationen av det svarta hålet "Gargantua". Däremot har man i filmen valt att förenkla bilden för att göra den både mindre förvirrande och snyggare – bland annat är Gargantula mer symmetrisk och mer ljusintensiv än Thornes beräknade bild.

Visualiserar med modeller

Enligt teamet på 200 forskare som arbetat med EHT har man med projektet velat försöka besvara två frågor. För det första om det ens går att fotografera ett svart hål, och för det andra om Einsten hade rätt för hundra år sedan kring ett svart håls storlek, form och skugga.

Med den forskningsdata man fått in vill man även bygga modeller för att se hur processerna i ett svart hål fungerar, i en jakt att ta vår förståelse av universum framåt.

Och redan nu har vi fått ytterligare en fantastisk bild på en av alla de fantastiska skeenden som finns i vårt universum.

 

På vår avdelning www.kamerabild.se/rymdfoto kan du läsa fler artiklar om foto och rymden.

167315513313063_2385233868187872