Sort hul

Sådan tog astronomer billedet af det sorte hul

I sidste uge kunne forskere vise det første billede af et sort nogensinde. Og det har krævet en sand kraftpræstation, før de kom i mål. Universets tungeste objekter er ekstremt svære at fange på film.

ESO

Onsdag den 10. april vil gå over i historien som en af de vigtigste datoer i videnskabens verden.

Her viste astronomer fra European Southern Observatory (ESO) det første billede af universets usynlige superstjerne – et sort hul.

En gigant – også blandt andre sorte huller

Billedet viser det supermassive sorte hul i centrum af den ellipseformede galakse Messier 87 (M87) over 53 millioner lysår herfra.

Messier 87

M87 er en gigantisk ellipseformet galakse med en masse, der er 1000 milliarder solmasser større end Mælkevejen. Ud fra det supermassive sorte hul i galaksens centrum står en jet af partikler, som Hubble-teleskopet har foreviget på dette billede.

© NASA, ESA

Selv blandt sorte huller er netop dette enormt. Det har en masse på 6,5 milliarder gange Solens, men alligevel ser billedet mudret ud.

Først og fremmest kan vi ikke se selve det sorte hul. Intet kan undslippe det – heller ikke lys – og derfor har astronomerne i stedet stillet skarpt på den såkaldte begivenhedshorisont, som er det sidste sted, lys kan undslippe det sorte huls voldsomme tyngdekraft.

Derudover er det sorte hul så langt væk, at det på trods af sin enorme størrelse fylder lige så meget på himlen, som en appelsin der ligger på Månen – altså et ekstremt lille udsnit.

Det første billede af et sort hul bekræfter astronomernes teorier om, hvordan de tunge objekter er bygget op.

SPL

Det sorte huls masse er samlet i ét punkt uden udstrækning.

SPL

Begivenhedshorisonten er den grænse, hvor stof og lys ikke kan undslippe hullets tyngdefelt.

SPL

En skive af støv og gasser roterer om den såkaldte begivenhedshorisont.

SPL
Sort hul

Jetstrømme af ladede partikler bliver sendt vinkelret ud fra skiven i aktive supertunge sorte huller, hvor hullet stadig sluger masser af gas, støv og stjerner.

SPL

Sorte huller gemmer sig

Et andet problem for astronomerne var, at sorte huller er omgivet af støv og gasser, der blokerer udsynet. Derfor var det ikke en mulighed at se dem med optiske teleskoper, der tager billeder ved hjælp af lys.

I stedet måtte astronomerne bruge radioteleskoper, der opfanger de radiobølger, det sorte hul afsender.

Gas- og støvskyen omkring det sorte hul er så tæt, at det kun er radiobølger med en bølgelængde på omkring én millimeter, der slipper igennem. Men når bølgerne når frem til Jorden, bliver de absorberet af vand i atmosfæren, og bliver næsten usynlige.

Otte teleskoper ser bedre end et

Løsningen på problemerne blev at skabe det såkaldte Event Horizon Telescope (EHT). Her arbejder otte af verdens største radioteleskoper sammen om at se ind til sorte huller.

Superteleskoper arbejder tæt sammen

1 / 5

undefined

12345

Otte teleskoper arbejder bedre sammen end et. Det er princippet bag teleskopnetværket Event Horizon, hvor teleskoper fra hver sin ende af verden arbejder sammen om at se det usynlige:

Teleskoperne er synkroniserede med atomure, og fungerer i praksis som ét stort radioteleskop med en disk på størrelse med Jorden. Effekten er så kraftig, at EHT kan se en appelsin på Månens overflade – og helt ind i centrum af en galakse millioner af lysår herfra.

Med andre ord kunne EHT se de radiobølger, som var blevet næsten usynlige

ESO har produceret en kort dokumentarfilm, hvor du får forklaret, hvordan billedet blev til, og samtidig kommer tæt på de forskere, der står bag billedet.

Data skulle flyves rundt

En uge i april 2017 pegede alle otte teleskoper mod centrum af M87 og indsamlede data om de bølger, de hver især opfangede.

I løbet af ugen indsamlede teleskoperne data svarende til fem petabyte – eller fem millioner gigabyte.

Mængden af data var så stor, at det ville tage årevis at samle teleskopernes observationer ved hjælp af internettet.

Fem petabyte er meget data. Det svarer til MP3-filer, der tager 5000 år at afspille.
Dan Marrone er astronom ved University of Arizona, og har været en del af forskerholdet bag billedet. Her prøver han at forklare, hvor meget data der er brugt til at skabe billedet.

I stedet blev al data downloadet på harddiske, som blev transporteret med fly til to datacentre – et i Tyskland og et i USA. Det gav en del forsinkelse.

Et af teleskoperne står på Antarktis, hvor der er flyveforbud om vinteren. Og da EHT var tændt i begyndelsen af den antarktiske vinter, måtte forskerne vente et halvt år med at få data fra det antarktiske teleskop.

South Pole Telescope

South Pole Telescope på Antarktis var en af årsagerne til, at billedet var så lang tid undervejs. Forskerne havde svært ved at få data væk fra den golde isørken.

© Creative Commons

Supercomputere knuste data

I Tyskland og USA gik forskerne i gang med at krydsreferere den indsamlede data på supercomputere.

Det har krævet 800 supercomputere, som har været forbundet gennem et 40Gbit/s-netværk at sammenholde det, de forskellige teleskoper observerede.

Og det enorme arbejde mundede i sidste ende ud i det halvgrynede billede, som er et af de vigtigste billeder, astronomer nogensinde har taget.

Albert Einstein M87

Einstein havde ret

For over 100 år siden fremlagde den tyske fysiker Albert Einstein den generelle relativitetsteori.

Teorien forklarer, hvordan al masse krummer rummet omkring sig og på den måde trækker ting til sig. Altså en forklaring af tyngdekraften som en krumning i rumtiden.

Einsteins teori sandsynliggjorde også at sorte huller eksisterer, og ifølge hans teori har de en begivenhedshorisont, som udsender det sidste synlige lys. Derudover beskrev han at selve ’hullerne’ er kuglerunde og at vi kan udregne størrelsen af det mørke område i et sort hul på baggrund af deres masse.

Alle hans forudsigelser om de ekstremt tunge objekter blev bekræftet af det sorte hul i M87.

Men Einstein tog også fejl. Han mente ikke, sorte huller eksisterede i andet end teorien, fordi partiklerne ville standse deres kollaps inden de blev tunge nok til at danne sorte huller.

Næste stop: Mælkevejen

EHT har ikke kun haft det sorte hul i M87 i kikkerten. Teleskopsamarbejdet har også undersøgt det sorte hul i centrum af Mælkevejen, så du kan forvente at se et billede af endnu et sort hul inden for en overskuelig fremtid.

Vores eget sorte hul er ca. 2000 gange tættere på, men også ca. 2000 gange mindre. Derfor ser vores sorte hul ud til at være lige så stort på himlen, som det sorte hul i M87 – på størrelse med en appelsin på Månen set fra Jorden.

Og af samme grund skal du ikke forvente, at billedet af Mælkevejens supertunge centrum bliver mindre grynet end det, du allerede har set.

Læs også:

Sort hul
Sorte huller

Pressemøde: Astronomer klar med skelsættende sort hul-gennembrud

4 minutter
Sort hul
Sorte huller

SENSATION: Her er det første billede af et sort hul

2 minutter
Sorte huller

Sorte huller punkterer vores univers

25 minutter

Log ind

Fejl: Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!