Sort hul

Så fotograferade astronomer det svarta hålet

I förra veckan kunde forskare visa den första bilden någonsin av ett svart hål. Och det krävdes en riktig styrkeprestation innan de lyckades. Universums tyngsta objekt är extremt svära att fånga på bild.

ESO

Onsdagen den 10 april kommer att gå till historien som ett av de viktigaste datumen i vetenskapens värld.

Här visade astronomer från European Southern Observatory (ESO) den första bilden av universums osynliga superstjärna – ett svart hål.

En gigant – även bland andra svarta hål

Bilden visar det supermassiva svarta hålet i centrum av den ellipsformade galaxen Messier 87 (M87) mer än 53 miljoner ljusår härifrån.

Messier 87

M87 är en gigantisk ellipsformad galax med en massa som är 1000 miljarder solmassor större än Vintergatan. Utifrån det supermassiva svarta hålet i galaxens centrum står en jetstråle av paratiklar, Hubble-teleskopet har förevigat på den här bilden.

© NASA, ESA

Just detta svarta hål är enormt även jämfört med andra svarta hål. Det har en massa som är 6,5 miljarder gånger större än solens, bilden är bilden lite otydlig.

För det första kan vi inte se själva det svarta hålet. Ingenting kan undkomma det – inte ens ljus – och därför har astronomerna i stället ställt in skärpan på den så kallade händelsehorisonten, som är den sista platsen där ljus kan undkomma det svarta hålets enorma gravitation.

Utöver det är det svarta hålet så långt borta att det trots sin enorma storlek der ut att på himlen är lika stor som en apelsin som ligger på månen – det vill säga ett extremt litet utsnitt.

Den första bilden av ett svart hål bekräftar astronomernas teorier om hur de tunga objekten är uppbyggda.

SPL

Det svarta hålets massa är samlad i en punkt utan utsträckning.

SPL

Händelsehorisonten är den gräns där materia och ljus inte kan undkomma hålets gravitationsfält.

SPL

En skiva av stoft och gaser roterar runt den så kallade händelsehorisonten.

SPL
Sort hul

Jetströmmar av laddade partiklar skickas sendt vinkelrätt ut från skivan i aktiva supertunga svarta hål, där hålet fortfarande slukar massor av gas, stoft och stjärnor.

SPL

Svarta hål gömmer sig

Ett annat problem för astronomerna var att svarta hål omges av stoft och gaser som blockerar sikten. Därför var det inte möjligt att se dem med optiska teleskop, som tar bilder med hjälp av ljus.

I stället måste astronomerna använda radioteleskop, som fångar upp de radiovågor det svarta hålet sänder ut.

Gas- och stoftmolnet runt det svarta hålet är så tätt att det bara är radiovågor med en våglängd på omkring nn millimeter som slipper igenom. Men när vågorna når fram till jorden absorberas de av vatten i atmosfären och blir nästan osynliga.

Åtta teleskop ser bättre än ett

Lösningen på problemen blev att skapa det så kallade Event Horizon Telescope (EHT). Där arbetar åtta av världens största radioteleskop tillsammans med att se in i svarta hål.

Superteleskop i nära samarbete

1 / 5

undefined

12345

Åtta teleskop arbetar bättre tillsammans än ett. Det är principen bakom teleskopnätverket Event Horizon, i vilket teleskop från var sin ände av världen samarbetar för att se det osynliga:

Teleskopen är synkroniserade med atomur och funderar i praktiken som ett enda stort radioteleskop med en disk stor som jorden. Effekten är så kraftfull att EHT kan se en apelsin på månens yta – och ända in i centrum av en galax miljontals ljusår härifrån.

Med andra ord kunde EHT se de radiovågor som hade blivit nästan osynliga.

ESO har producerat en kort dokumentärfilm, som förklarar hur bilden kom till, samtidigt som du kommer nära de forskare som ligger bakom bilden.

Data måste flygas runt

En vecka i april 2017 pekade samtliga åtta teleskop mot centrum av M87 och samlade in data om de vågor de var för sig fångade upp.

Under veckan samlade teleskopen in data motsvarande fem petabyte – eller fem miljoner gigabyte.

Mängden data var så stor att det skulle ta åratal att samla teleskopens observationer med hjälp av internet.

Fem petabyte är mycket data. Det motsvarar mp3-filer som tar 5 000 år att spela upp.
Dan Marrone är astronom vid University of Arizona och har deltagit i forskargruppen bakom bilden. Här försöker han förklara hur mycket data som har använts för att skapa bilden.

I stället laddades all data ned på hårddiskar som transporterades med flygplan till två datacenter – ett i Tyskland och ett i USA. Det innebar en del förseningar.

Ett av teleskopen står på Antarktis, där det är flygförbud på vintern. Och eftersom EHT hade startat i början av den antarktiska vintern fick forskarna vänta ett halvår med att hämta data från det antarktiska teleskopet.

South Pole Telescope

South Pole Telescope på Antarktis var en av orsakerna till att bilden tog så lång tid att framkalla. Forskarna hade svårt att transportera data från den karga isöken.

© Creative Commons

Superdatorer bearbetade all data

I Tyskland och USA satte forskarnA i gång med att korsreferera den insamlade datamängden på superdatorer.

Det krävde 800 superdatorer, som har varit hopkopplade genom ett 40Gbit/s-nätverk för att jämföra det de olika teleskopen har observerat.

Och det enorma arbetet utmynnade till slut i den lite gryniga bild, som är en av de viktigaste bilder astronomer någonsin har tagit.

Albert Einstein M87

Einstein hade rätt

För över 100 år sedan lade den tyske fysikern Albert Einstein fram den allmänna relativitetsteorin.

Teorin förklarar hur all massa kröker rymden runt sig och på så sätt attraherar ting i omgivningarna. Det vill säga en förklaring av gravitationen som en krökning av rumtiden.

Einsteins teori gjorde även existensen av svarta hål sannolik och enligt hans teori har de en händelsehorisont, som sänder ut det sista synliga ljuset. Utöver det beskrev han att själva "hålen" är klotrunda och att vi kan räkna ut storleken av det mörka området utifrån deras massa.

Alla hans förutsägelser om de extremt tunga objekten bekräftades av det svarta hålet i M87.

Men Einstein hade också fel. Han ansåg inte att svarta hål existerade annat än i teorin, därför att partiklarna skulle stoppa deras kollaps innan de blev tillräckligt tunga för att bilda svarta hål.

Nästa anhält: Vintergatan

EHT har inte bara haft det svarta hålet i M87 i kikaren. Teleskopsamarbetet har även undersökt det svarta hålet i centrum av Vintergatan, så du kan se fram emot att en bild av ytterligare ett svart hål inom överskådlig framtid.

Vårt eget svarta hål är cirka 2000 gånger närmare, men också cirka 2000 gånger mindre. Därför ser vårt svarta hål ut att vara lika stort på himlen, som det svarta hålet i M87 – stort som en apelsin på månen sedd från jorden.

Och av samma skäl ska du inte vänta dig att bilden av Vintergatans supertunga centrum blir mindre grynig än den du redan har sett.

Läs också:

Sort hul
Svarta hål

Presskonferens: Astronomer klara med avgörande svart hål-genombrott

4 minuter
Stjärnor

Vintergatans kärna lyser upp natthimlen

1 minut
Svarta hål

Svarta hål punkterar vårt universum

24 minuter

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!