Varför är svarta hål så lockande?
Du kan nämna många anledningar: De är materielätande monster, vilket gör dem till perfekt handlingsenhet för en Disney-film . De förvränger rumtiden och visar konstiga implikationer av allmän relativitet. De är så massiva att innanför en gräns som kallas händelsehorisonten kan ingenting – inte ens ljus – undkomma dess gravitationsgrepp.
Men kanske det mest spännande med svarta hål är deras rena mysterium. På grund av relativitetsreglerna kan ingen rapportera vad som händer innanför gränserna för ett svart hål.
'Vi skulle kunna uppleva allt det galna som pågår inuti ett svart hål, men vi skulle aldrig kunna berätta för någon,' radioastronom Heino Falcke sa. 'Vi vill veta vad som händer där, men vi kan inte.'
Falcke och hans kollegor i det internationella Event Horizon Telescope projektet lyfte slöjan bara lite för två år sedan när de släppte första bilden någonsin tagen av ett supermassivt svart håls skugga . Men det bestående mysteriet är ett huvudtema i Falckes nya bok om EHT-uppdraget, 'Ljus i mörkret: svarta hål, universum och vi' — och i den senaste delen av Fiction Science podcast , som fokuserar på skärningspunkten mellan fakta och science fiction.
Falcke, som är en professor i astrofysik vid Radboud universitet i Nederländerna, är väl placerade för att ge en inblick i de problem och triumfer som Event Horizon Telescopes team mötte på vägen till sin genombrottsbild 2019.
För 20 år sedan drev Falcke fram idén att kombinera data från radioteleskop runt om i världen för att skapa bilder av de svarta hålen som ligger i hjärtat av galaxer , inklusive vår egen Vintergatan. När idén väl tog fart blev han ordförande för projektets vetenskapsråd – och hjälpte till att styra hundratals astronomer när de gjorde observationer, skickade tillbaka data från åtta platser runt om i världen och utvecklade algoritmer för att generera bilderna.
Falcke och hans lagkamrater stötte på många jordiska utmaningar:
- Eftersom projektet förlitade sig på exakt synkroniserade radioobservationer i platser som sträcker sig från Hawaii och Spanien till Chile och Antarktis astronomer fick vänta på när vädret är tillräckligt bra på varje plats. För det visar det sig att april är den snällaste månaden. 'För inget av teleskopen är det den bästa tiden på året - men det är den minst sämsta för dem alla', förklarade Falcke.
- Hundratals biljoner byte med data samlades in varje dag av en observationskampanj, och att få tillbaka all värdefull data på hårddiskarna tog så lång tid som sex månader. I till exempel Antarktis uteslöt den sydliga vintern alla transporter fram till oktober.
- Teamet fick hantera sociala såväl som tekniska haverier. I Mexiko slutade en forskare att bli fängslad av en vapenstyrka under 2018 års observationskampanj. 'Vi vet fortfarande inte om det var den hemliga polisen eller något gäng ... det pågick en liten strid vid den tiden,' sa Falcke. 'Men det var en ganska skrämmande upplevelse.' På grund av det och andra bakslag, inklusive coronavirus-pandemin, har den första kampanjen 2017 varit den mest produktiva hittills, och producerat M87 svarta hålsbilden.
Den goda nyheten är att Event Horizon Telescope-teamet kunde återuppta observationer i april. 'Vi försökte igen, och det fungerade förmodligen', sa Falcke. 'Vi vet inte än, eftersom vi inte har tittat på uppgifterna.'
Kommande attraktioner kan inkludera en bild av det svarta hålet i mitten av Vintergatan, känd som Skytten A*.
Vad mer är, det faktum att Sagittarius A* är 1 000 gånger närmare och mindre än M87 gör det faktiskt svårare att få en stabil bild. 'Vi jobbar på det och vi kommer att publicera uppgifterna om det', sa Falcke. 'Det kommer inte att gå förlorad data - det kan jag lova.'
Falcke sa att Event Horizon Telescope har tittat på andra svarta hål också. 'Vissa ser faktiskt ganska intressanta ut, och en kommer att komma ut [i ett forskningsdokument] om ett par veckor,' sa han. 'Men där kommer vi inte att kunna se händelsehorisonten, eftersom de är för små eller för långt borta.'
Teamet strävar efter att bygga upp bilder över tid som kan visa svarta hål i rörelse. 'Jag är övertygad om att vi med vårt experiment kommer att kunna göra filmer,' sa Falcke. – Det är ett av nästa mål vi har. Vi kan behöva några fler teleskop, och i slutändan vill vi faktiskt åka till rymden.'
Svarta hål och Event Horizon Telescope är också i centrum för videostreamingtjänster som Netflix och Apple TV+ , tack vare släppet av en 98-minuters dokumentär med titeln 'Black Holes: The Edge of All We Know.' Filmen väver in EHT:s berättelse med andra trådar, inklusive försök att simulera svarta håls beteende i labbet, och strävan efter att lösa det som är känt som informationsparadox för svarta hål .
Informationsparadoxen sträcker sig årtionden tillbaka och involverar en av världens mest kända fysiker, Stephen Hawking. Han och andra teoretiker hade en stark övertygelse om att information, liksom energi, inte kan skapas eller förstöras. Men när ett objekt störtar bortom ett svart håls händelsehorisont är all information om det objektet till synes förlorad för alltid. Eller är det verkligen?
Hawking gick fram och tillbaka om strategier för att lösa pusslet. 'Black Holes: The Edge of All We Know' spårar Hawking och hans medarbetare när de försöker visa att informationen som faller in i ett svart hål på något sätt kan hamna inpräntat på dess yta.
Tragedin med lagets strävan är det Hawking dog 2018 innan arbetet kunde slutföras. Ändå förekommer hans namn på den publicerade tidningen, med titeln 'Entropi med svart hål och mjukt hår.'
'Det skulle ha gjort honom så glad att inse att vi hade kommit någonstans med det här projektet', säger Sasha Haco, tidningens huvudförfattare, i dokumentären. 'Och tyvärr kom vi inte fram i tid.'
Döden och tidens ände förekommer också i Falckes funderingar om svarta håls mysterium, i boken och i dokumentären. 'Människor kopplar alltid intuitivt till döden', säger han i filmen.
Liksom döden, som beskrivs metaforiskt i William Shakespeares 'Hamlet', är ett svart hål ett oupptäckt land från vars födelse ingen resenär återvänder . 'Svarta hål representerar slutet av rum och tid, eftersom Big Bang verkligen representerar början av rum och tid,' sa Falcke till mig. 'Det här universum kommer att gå i någon riktning som du aldrig kommer att kunna veta vart det är på väg någon gång.'
Som vetenskapsman kunde Falcke se det som en källa till frustration. Men som kristen ser han det som en öppning för saker som ligger bortom händelsehorisonten, bortom fysikens rike.
'Det finns vissa saker, tror jag, i våra liv och vårt universum som du bara skulle kunna ta itu med och ge en plats till via tro - eller bara inte tänka på det alls', sa han.
Fysiken kan ha drivit Stephen Hawking mot ateism , men de svarta hålens mysterier drar Falcke djupare in i hans tro.
'Vi kan inte förklara allt som enbart fysik,' insisterade Falcke. 'Du vet, universum är så mycket rikare att det fortfarande finns en plats, om inte ett behov, för hopp, kärlek och tro. Det är verkligen det som gör oss mänskliga, att söka efter svar, att leta efter det bortom, att förstå vad vi kan veta och vad vi inte kan veta.'
För mer om svarta hål i fakta och fiktion, inklusive Falckes syn på 'Interstellar' och läsrekommendationer från Cosmic Log Used Book Club, kolla in Alan Boyles ursprungliga Fiction Science-inlägg på Cosmic Log . Du kan lyssna på avsnitt av Fiction Science podcast via Ankare , Äpple , Google , Mulen , Spotify , Brytare , Pocket Cast och Radio Public .
Blybild: En vy av det supermassiva svarta hålet M87 i polariserat ljus framhäver signaturen hos magnetfält. Kreditera: EHT-samarbete .
