2019. aasta aprillis tegi Event Horizon Telescope koostöö ajalugu ajalugu, kui avaldas esimese pildi mustast august, mis kunagi tehtud. See saavutus oli aastakümneid valmis ja käivitas rahvusvahelise meedutsirkuse. Pilt oli interferomeetriana tuntud tehnika tulemus, kus kogu maailma observatooriumid ühendasid oma teleskoopidest tulevat valgust komposiitpildi loomiseks.
See pilt näitas, mida astrofüüsikud on pikka aega ennustanud, et äärmine gravitatsiooniline painutamine põhjustab footonite kukkumist sündmuse horisondi ümber, aidates kaasa nende ümbritsevatele eredatele rõngastele. Eelmisel nädalal, 18. märtsil, kuulutas Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse (CfA) teadlaste meeskond välja uue uurimistöö, mis näitab, kuidas musta augu kujutised võivad paljastada keeruka alamstruktuuri.
Hiljuti ilmus ajakirjas nende järeldusi kirjeldav uuring pealkirjaga “Musta augu footoniringi universaalsed interferomeetrilised signatuurid” Teaduse edusammud. Meeskonda juhtis CfA-ga astrofüüsik Michael Johnson ning ta juhatas sisse liikmeid Harvardi Black Hole Initiative (BHI), Los Alamose riikliku labori, Princetoni teoreetiliste teaduste keskuse ja mitme ülikooli hulgast.
Nagu Johnson selgitas hiljutises CfA pressiteates:
“Musta augu pilt sisaldab tegelikult pesastatud rõngaste seeriat. Igal järjestikulisel rõngal on umbes sama läbimõõt, kuid see muutub üha teravamaks, kuna selle valgus tiirles enne vaatlejani jõudmist musta auku rohkem kordi. Praeguse EHT-kujutisega oleme lihtsalt pilgu heitnud täielikule keerukusele, mis peaks ilmnema mis tahes musta augu kujutisel. ”
Nagu üldise relatiivsuse seadus ütleb, muudavad gravitatsiooniväljad kosmoseaja kumerust. Musta augu korral on mõju äärmuslik ja põhjustab nende ümber kogunema ühtlast valgust (footoneid). Need footonid heidavad varju sissetuleva gaasi ja tolmu eredale rõngale, mida musta augu raskusjõud kiirendab relativistlikule kiirusele.
Selle varjutatud piirkonna ümber on footoniring, mis on toodetud footonitest, mis on kontsentreeritud tugeva gravitatsiooni abil musta augu lähedusse. See rõngas võib astronoomidele öelda palju musta augu kohta, kuna selle suurus ja kuju näitavad musta augu massi ja pöörlemist (aka "spin"). EHT-piltide tõttu on musta augu uurijatel nüüd tööriist mustade aukude uurimiseks.
Alates 1950. aastatest on astronoomid nende kohta palju teada saanud, uurides nende mõju ümbritsevale keskkonnale. Teisisõnu on mustade aukude uurimine olnud oma olemuselt kaudne ja teoreetiline. Kuid võimalusega neid taevaobjekte pildistada saavad astronoomid lõpuks neid otse uurida ja tegelikke andmeid koguda.
Urbana-Champaigni Illinoisi ülikooli füüsika magistriõppe üliõpilane George Wong vastutas simuleeritud musta augu kujutiste saamiseks tarkvara väljatöötamise eest. See tarkvara võimaldas arvutada seni kõige kõrgema eraldusvõimega pilte ja võimaldas nende meeskonnal need lagundada ennustatud alampiltide seeriaks. Nagu Wong märkis:
“Erinevate valdkondade ekspertide kokkuviimine võimaldas meil ühendada footonirõnga teoreetilise mõistmise sellega, mis on vaatluse abil võimalik. See, mis algas klassikaliste pliiatsi- ja paberiarvutustega, ajendas meid simulatsioonid uutele piiridele nihutama. ”
Teadlaste jaoks oli aga eriti üllatav see, kuidas musta augu kujutisega paljastatud alusstruktuur loob uusi võimalusi uuringuteks. Kuigi nende avaldatud subringsid on piltidel tavaliselt palja silmaga nähtamatud, annavad nad interferomeetriat kasutavate teleskoopide massiivi abil väga selgeid signaale.
See annab astronoomidele suhteliselt lihtsa võimaluse EHT-koostöö senise töö laiendamiseks. "Kuigi musta augu piltide tegemiseks on tavaliselt vaja palju hajutatud teleskoope, on õõnsused suurepärased õppimiseks, kasutades ainult kahte teineteisest väga kaugel asuvat teleskoopi," ütles Johnson. "Piisab ühe kosmoseteleskoobi lisamisest EHT-le."
Astronoomia ja astrofüüsika valdkonnad on viimastel aastatel kogenud mitmeid pöördeid. Vahel kõigi tähtedevaheliste objektide vaatluste, gravitatsioonilainete kinnituse ja musta augu esimeste otseste vaatluste vahel. Need esimesed tulemused on võimaldanud uuringuid, mis tõotavad avada mitmeid kosmose püsivaid saladusi.
Meeskonna uurimistöö sai osaliselt võimalikuks tänu NASA, Riikliku Teadusfondi (NSF), energeetikaosakonna (DoE) ja mitmete teaduslike ja uurimisasutuste välja antud toetustele.
