ภาพแรกของหลุมดำอยู่ที่นี่

หลังจากสองทศวรรษของความร่วมมือระหว่างประเทศกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ทรงพลังที่สุดในโลกบางตัวได้จับภาพของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำมวลมหาศาล ด้วยการทำเช่นนั้นพวกเขาพิสูจน์ให้เห็นว่าการคาดการณ์ที่เกิดจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์นั้นใช้ได้แม้ในสภาพแวดล้อมของจักรวาลที่รุนแรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

หลุมดำในภาพสิงสถิตอยู่ใจกลางดาราจักรทรงรีขนาดมหึมา Messier 87 (M87) ในกลุ่มดาวราศีกันย์ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 55 ล้านปีแสง การเปิดตัวของภาพที่ถูกคาดว่าจะสูงทั่วทุกมุมโลกและตีพิมพ์ในงานวิจัยหลายชิ้นที่ปรากฏในวารสารAstrophysical Journal Letters

หลุมดำมวลยวดยิ่งเป็นตัวกำหนดวิวัฒนาการของกาแลคซีที่พวกเขาอาศัยอยู่ดังนั้นการมองตรงไปที่ขอบฟ้าเหตุการณ์นี้อาจเปิดหน้าต่างใหม่แห่งความเข้าใจว่าเบฮีมอ ธ เหล่านี้ทำงานอย่างไร และวัตถุมหึมานี้ก็ค่อนข้างเป็นตัวอย่าง: มันมีมวลมหาศาลถึง 6.5 พันล้านดวงทั้งหมดที่อัดแน่นอยู่ในขอบฟ้าเหตุการณ์ที่วัดได้เกือบครึ่งวันแสง

เข้าไปใน Event Horizon ของ M87

แม้จะมีขนาดและมวลที่เหลือเชื่อ แต่ก็ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ตัวเดียวบนโลกที่สามารถถ่ายภาพบุคคลได้ มันไกลเกินไปที่จะแก้ไข ในการแก้ไขปัญหานี้นักดาราศาสตร์ใช้วิธีการที่เรียกว่า interferometry พื้นฐานที่ยาวมากเพื่อรวมพลังการสังเกตโดยรวมของกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ทรงพลังที่สุดในโลกแปดตัวเข้าด้วยกันเพื่อทำงานนี้ขอบฟ้าเหตุการณ์กล้องโทรทรรศน์ (EHT ) เป็นกล้องโทรทรรศน์เสมือนกว้างที่สุดเท่าที่โลกของเรา - พอและมีประสิทธิภาพในการจับเหลือบแรกของหนึ่งในหลุมดำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดที่รู้จักกันอยู่

"เราได้นำภาพแรกของหลุมดำ" EHT ผู้อำนวยการโครงการ Sheperd เอส Doeleman ของศูนย์ฮาร์วาร์มิ ธ โซเนียนดาราศาสตร์กล่าวว่าในคำสั่ง "นี่เป็นผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่ธรรมดาซึ่งประสบความสำเร็จโดยทีมนักวิจัยมากกว่า 200 คน"

แม้ว่าหลุมดำจะเป็นสีดำ แต่ควรมีสสารใดอยู่ใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์ แต่แรงเสียดทานที่รุนแรงในสภาพแวดล้อมเชิงสัมพัทธภาพจะดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมทำให้เกิดการแสดงดอกไม้ไฟที่ทรงพลัง นี่คือสาเหตุที่ภาพแรกของ EHT แสดงวงกลมสีเข้มที่ล้อมรอบด้วยวงแหวนปล่อยแสง การปล่อยมลพิษเหล่านี้ถูกผลิตขึ้นนอกขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำซึ่งก๊าซที่ร้อนจัดที่โคจรรอบมันจะได้รับความร้อนถึงหลายพันล้านองศาเคลวินโดยที่ขอบฟ้าของเหตุการณ์จะปรากฏเป็นดิสก์สีดำเงากับพื้นหลังที่สว่าง - คุณสมบัติที่ยืนยันว่าทฤษฎีใด นักฟิสิกส์คาดการณ์ไว้ตั้งแต่วันนี้

"การเผชิญหน้าของทฤษฎีกับการสังเกตอยู่เสมอเป็นช่วงเวลาที่น่าทึ่งสำหรับทฤษฎี" EHT สมาชิกคณะกรรมการ Luciano Rezzolla เกอเธ่Universitätเยอรมนีกล่าวว่าในคำสั่ง ESO "มันเป็นความโล่งใจและเป็นที่มาของความภาคภูมิใจที่ได้ตระหนักว่าการสังเกตนั้นตรงกับการคาดการณ์ของเราเป็นอย่างดี"

นี่อาจเป็นผลลัพธ์ที่ลึกซึ้งที่สุดจากการสังเกตของ EHT การคาดการณ์ทางทฤษฎีทั้งหมดสำหรับสิ่งที่ EHT อาจเห็นนั้นเป็นไปตามกรอบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าแข็งแกร่งนับตั้งแต่มีการกำหนดสูตรเมื่อกว่า 100 ปีที่แล้ว เมื่อเห็นภาพแรกนี้นักฟิสิกส์ตั้งข้อสังเกตว่าความเป็นจริงของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำนั้นตรงกับการคาดการณ์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเพียงใด

ยุคใหม่ของดาราศาสตร์หลุมดำ

ภาพแรกนี้เป็นเพียงภาพแรก

การทำงานร่วมกันของ EHT จะยังคงสังเกตเห็น M87 และเป้าหมายที่สองคือหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ใจกลางกาแลคซีของเราซึ่งเป็นวัตถุมวลแสงอาทิตย์ 4 ล้านชิ้นที่เรียกว่า Sagittarius A *

ในทางตรงกันข้ามแม้ว่า Sagittarius A * จะใกล้เคียงกัน (ห่างออกไปเพียง 25,000 ปีแสงใกล้กับเรามากกว่า M87 2,000 เท่า) แต่ก็มีความท้าทายที่แตกต่างกันออกไป ปัญหาหนึ่งคือเนื่องจาก Sagittarius A * มีขนาดเล็กกว่าการปล่อยของมันจึงแตกต่างกันไปตามช่วงเวลาที่สั้นกว่าหลุมดำมหึมาของ M87 ทำให้การสังเกตยากขึ้น นอกจากนี้ในขณะที่เราฝังอยู่ในดิสก์ของกาแลคซีของเราซึ่งมีฝุ่นระหว่างดวงดาวจำนวนมากสัญญาณของ EHT จะกระจายมากขึ้นทำให้การแก้ไขมีความท้าทายมากขึ้น เนื่องจากช่องว่างระหว่างเราและ M87 ส่วนใหญ่ค่อนข้างว่างเปล่าการกระจัดกระจายจึงมีปัญหาน้อยกว่า

เมื่อเราได้เห็น Sagittarius A * ยังคงมีให้เห็น แต่ตอนนี้เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลัง EHT ได้รับการพิสูจน์แล้วความเข้าใจของเราเกี่ยวกับหลุมดำมวลมหาศาลจะเบ่งบานอย่างแน่นอน

การเปิดเผยข้อมูลทั้งหมด:ผู้เขียน Ian O'Neill ทำงานร่วมกับ University of Waterloo ในการแถลงข่าวและบทความที่จัดแสดง Avery Broderick ศาสตราจารย์ที่ Waterloo และ Perimeter Institute และสมาชิกของทีม EHT คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับการทำงานของเดอริคที่นี่

ตอนนี้น่าสนใจ

รูปที่มีรายละเอียดสูงของหลุมดำจะไม่มีอยู่จริงหากไม่มีผลงานของนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก MIT ชื่อKatie Boumanซึ่งเป็นผู้สร้างอัลกอริทึมที่ทำให้มันเป็นไปได้