I decennier har forskare ansett det Supermassiva svarta hål (SMBHs) finns i mitten av större galaxer. Dessa verklighetsböjande punkter i rymden utövar ett extremt kraftfullt inflytande på allt som omger dem, förbrukar materia och spottar ut en enorm mängd energi. Men med tanke på deras natur har alla försök att studera dem begränsats till indirekta metoder.
Allt detta förändrades från och med onsdagen den 12 april 2017, när ett internationellt team av astronomer fick den första bilden någonsin av en Skytten A* . Med hjälp av en serie teleskop från hela världen – gemensamt känd som Event Horizon Telescope (EHT) – de kunde visualisera den mystiska regionen runt detta gigantiska svarta hål från vilket materia och energi inte kan fly – dvs händelsehorisonten.
Detta är inte bara första gången som denna mystiska region runt ett svart hål har avbildats, det är också det mest extrema testet av Einsteins allmänna relativitetsteori någonsin försökt. Det representerar också kulmen på EHT-projektet, som skapades specifikt i syfte att studera svarta hål direkt och förbättra vår förståelse av dem.
Simulerad bild av ett svart hål. Kredit: Bronzwaer/Davelaar/Moscibrodzka/Falcke/Radboud University
Sedan den började fånga data 2006 har EHT ägnat sig åt studiet av Sagitarrius A* eftersom det är den närmaste SMBH i det kända universum – beläget cirka 25 000 ljusår från jorden. Specifikt hoppades forskare avgöra om svarta hål är omgivna av ett cirkulärt område från vilket materia och energi inte kan fly (vilket förutsägs av allmän relativitet), och hur de samlar materia på sig själva.
Istället för att utgöra en enda anläggning, förlitar sig EHT på ett världsomspännande nätverk av radioastronomianläggningar baserat på fyra kontinenter, som alla är dedikerade till att studera en av de mest kraftfulla och mystiska krafterna i universum. Denna process, varigenom radioskålar från hela världen kopplas samman till ett virtuellt teleskop i jordstorlek, är känd som Mycket lång baslinjeinterferometri (VLBI).
Som Michael Bremer – en astronom vid International Research Institute for Radio Astronomy (IRAM) och en projektledare för Event Horizon Telescope – sa i en intervju med AFP :
'Istället för att bygga ett teleskop så stort att det förmodligen skulle kollapsa under sin egen vikt, kombinerade vi åtta observatorier som bitarna av en gigantisk spegel. Detta gav oss ett virtuellt teleskop lika stort som jorden - cirka 10 000 kilometer (6 200 miles) är i diameter.'
Kombinerad bild av Skytten A visad i röntgen (blå) och infraröd (röd), tillhandahållen av Chandra-observatoriet och rymdteleskopet Hubble. Kredit: Röntgen: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI
Sammantaget inkluderar nätverket instrument som Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile, den Arizona Radio Observatory Submillimeter Telescope , den IRAM 30-meters teleskop i Spanien, den Stort millimeterteleskop Alfonso Serrano i Mexiko, Sydpolsteleskopet i Antarktis och James Clerk Maxwell-teleskopet och Submillimeter Array på Mauna Kea, Hawaii.
Med dessa arrayer är EHT-radioskålnätverket det enda kraftfulla nog att upptäcka ljuset som släpps ut när ett föremål skulle försvinna in i Skytten A*. Och från sex nätter – från onsdagen den 5 april till tisdagen den 11 april – tränades alla dess arrayer i mitten av vår Vintergatan för att göra just det. I slutet av körningen meddelade det internationella laget att de tagit den första bilden någonsin av en evenemangshorisont.
Till slut samlades cirka 500 terabyte data in. Dessa data överförs nu till MIT Haystack Observatory i Massachusetts, där den kommer att behandlas av superdatorer och förvandlas till en bild. 'För första gången i vår historia har vi den tekniska kapaciteten att observera svarta hål i detalj,' sa Bremer. 'Bilderna kommer att dyka upp när vi kombinerar all data. Men vi kommer att behöva vänta flera månader på resultatet.'
En del av anledningen till väntan är det faktum att de inspelade data som erhållits av sydpolsteleskopet först kan samlas in när våren börjar i Antarktis – vilket inte kommer att ske förrän i oktober 2017 tidigast. Som sådan kommer det inte att dröja förrän 2018 innan allmänheten får njuta av skuggområdet som omger Skytten A*, och det förväntas inte att den första bilden kommer att vara helt klar.
Som Heino Falcke – en astronom från Radbound University som nu är ordförande i EHT:s vetenskapliga råd (och var den som föreslog detta experiment för tjugo år sedan) – förklarade i en EHT pressmeddelande innan observationen görs:
'Det är utmaningen att göra något som aldrig har försökts tidigare. Det är början på en äventyrlig resa mot ett svart hål... Men jag tror att vi behöver fler observationskampanjer och så småningom fler teleskop i nätverket för att göra en riktigt bra bild.”
Trots väntan, och det faktum att det kommer att behövas upprepade försök innan vi kan få vår första tydliga blick på ett svart hål, finns det ändå gott om anledning att fira under tiden. Detta var inte bara en första som han gjorde länge, utan det representerar också ett stort steg mot att förstå en av naturens mest kraftfulla och mystiska krafter.
Med tiden kan studiet av svarta hål göra det möjligt för oss att äntligen lösa hur gravitationen och de andra grundläggande krafterna i universum samverkar. Äntligen kommer vi att kunna förstå hela tillvaron som en enda, enhetlig ekvation!
Vidare läsning: Event Horizon Telescope , NRAO