Slik tok astronomer bildet av det svarte hullet
Onsdag 10. april vil gå over i historien som en av de viktigste datoene i vitenskapens historie.
Da viste astronomer fra European Southern Observatory (ESO) det første bildet av universets usynlige superstjerne – et svart hull.
En gigant – også blant andre svarte hull
Bildet viser det supermassive svarte hullet i sentrum av den ellipseformede galaksen Messier 87 (M87), over 53 millioner lysår unna.
M87 er en gigantisk ellipseformet galakse med en masse som er 1000 milliarder solmasser større enn Melkeveien. Ut fra det supermassive svarte hullet i galaksens sentrum står det en jet av partikler som Hubble-teleskopet har foreviget på dette bildet.
Selv blant svarte hull er det enormt. Det veier 6,5 milliarder ganger så mye som sola, men likevel ser bildet uklart ut.
Først og fremst kan vi ikke se selve det svarte hullet. Ingenting kan slippe unna det – heller ikke lys – og derfor har astronomene i stedet fokusert på den såkalte begivenhetshorisonten, som er det siste stedet lys kan slippe unna det svarte hullets voldsomme tyngdekraft.
Dessuten er det svarte hullet så langt unna at det tross av sin enorme størrelse tar like mye plass på himmelen som en appelsin som ligger på månen – altså et ekstremt lite utsnitt.
Det første bildet av et svart hull bekrefter astronomenes teorier om hvordan de tunge objektene er bygget opp.
et svarte hullets masse er samlet i ett punkt uten utstrekning.
Begivenhetshorisonten er den grensen der materie og lys ikke kan slippe unna gravitasjonsfeltet.
En skive av støv og gasser roterer rundt den såkalte begivenhetshorisonten.
Jetstrømmer av partikler med elektrisk ladning blir sendt vinkelrett ut fra skiven i aktive supertunge svarte hull, som fortsatt sluker massevis av gass, støv og stjerner.
Svarte hull gjemmer seg
Et annet problem for astronomene var at svarte hull er omgitt av støv og gasser som blokkerer utsikten. Derfor var det ikke en mulighet å se dem med optiske teleskoper som tar bilder ved hjelp av vanlig lys.
I stedet måtte astronomene bruke radioteleskoper, som fanger opp de radiobølgene det svarte hullet sender ut.
Gass- og støvskyen omkring det svarte hullet er så tett at det bare er radiobølger med en bølgelengde på omkring én millimeter som slipper igjennom. Men når bølgene når fram til jorden, blir de absorbert av vann i atmosfæren og blir nesten usynlige.
Åtte teleskoper ser bedre enn ett
Løsningen på problemene ble å skape det såkalte Event Horizon Telescope (EHT). Her arbeider åtte av verdens største radioteleskoper sammen om å se inn til svarte hull.
Superteleskoper arbeider tett sammen
Åtte teleskoper som samarbeider, er bedre enn ett. Det er prinsippet bak teleskopnettverket Event Horizon, der teleskoper fra hver sin ende av verden samarbeider om å se det usynlige:
Teleskopene er synkronisert med atomklokker og fungerer i praksis som ett stort radioteleskop med en åpning på størrelse med jorda. Effekten er så kraftig at EHT kan se en appelsin på månens overflate – og helt inn i sentrum av en galakse millioner av lysår unna.
Med andre ord kunne EHT se de radiobølgene som hadde blitt nesten usynlige.
ESO har produsert en kort dokumentarfilm som forklarer hvordan bildet ble til, og samtidig lar deg møte forskerne som står bak bildet.
Data måtte sendes med fly
En uke i april 2017 pekte alle de åtte teleskopene mot sentrum av M87 og samlet inn data om de bølgene de fanget opp.
I løpet av uken samlet teleskopene inn data som svarer til fem petabyte – eller fem millioner gigabyte.
Mengden av data var så stor at det ville ta årevis å sende alt sammen via internett.
Fem petabyte er mye. Det svarer til MP3-filer som det tar 5000 år å spille av.
Dataene lastet ned på harddisker som ble transportert med fly til to datasentre – ett i Tyskland og ett i USA. Det ga en del forsinkelse.
Et av teleskopene står på Antarktis, der det er flyforbud om vinteren. Derfor måtte forskerne vente et halvt år med å få data fra det antarktiske teleskopet.
South Pole Telescope på Antarktis var en av årsakene til at bildet ikke kom før nå. Forskerne hadde problemer med å få data fra den golde isørkenen.
Superdatamaskiner knuste data
I Tyskland og USA gikk forskerne i gang med å kryssreferere dataene ved hjelp av superdatamaskiner.
Det har krevd 800 superdatamaskiner som har vært forbundet gjennom et 40Gbit/s-nettverk.
Og det enorme arbeidet munnet ut i det litt kornete bildet – et av de viktigste bildene astronomene noensinne har tatt.
Einstein hadde rett
For over 100 år siden la den tyske fysikeren Albert Einstein fram den generelle relativitetsteorien.
Teorien forklarer hvordan masse krummer rommet rundt seg og på den måten trekker ting til seg. Altså en forklaring av tyngdekraften som en krumming i romtiden.
Einsteins teori sansynliggjorde også at svarte hull eksisterer, og ifølge teorien hans har de en begivenhetshorisont som sender ut det siste synlige lyset. Dessuten beskrev han at selve «hullene» er kulerunde og at vi kan regne ut størrelsen av det mørke området i et svart hull på bakgrunn av massen.
Alle forutsigelsene om de ekstremt tunge objektene ble bekreftet av det svarte hullet i M87.
Men Einstein tok også feil. Han mente at svarte hull bare eksisterte i teorien, fordi partiklene ville stanse kollapsen før de ble tunge nok til å danne svarte hull.
Neste stopp: Melkeveien
EHT har ikke bare hatt det svarte hullet i M87 i kikkerten. Teleskopsamarbeidet har også undersøkt det svarte hullet i sentrum av Melkeveien, slik at du kan forvente å se et bilde av enda et svart hull innen en overskuelig framtid.
Vårt eget svarte hull er om lag 2000 ganger nærmere, men også om lag 2000 ganger mindre. Derfor ser vårt svarte hull ut til å være like stort på himmelen som det i M87 – på størrelse med en appelsin på månen sett fra jorda.
Derfor kan vi forvente at bildet av Melkeveiens supertunge sentrum blir omtrent like kornete som det du allerede har sett.
