Lỗ đen siêu lớn M87, lần đầu tiên được chụp ảnh, có khối lượng lớn gấp sáu tỷ lần so với mặt trời của chúng ta. Tín dụng hình ảnh - Hợp tác EHT

Trong ảnh: Bây giờ chúng ta đã biết một lỗ đen trông như thế nào

Các nhà nghiên cứu lỗ đen về những gì hình ảnh có ý nghĩa với họ.

bởi Jonathan O hèCallaghan

Hình ảnh đầu tiên về một chân trời sự kiện - ranh giới hấp dẫn của một lỗ đen vượt ra ngoài ánh sáng không thể thoát ra - đã được tiết lộ vào ngày 10 tháng 4 và là bằng chứng rõ ràng nhất cho thấy những hiện tượng này thực sự tồn tại. Đó là kết quả của sự hợp tác toàn cầu của hàng trăm nhà khoa học, sử dụng nhiều kính viễn vọng trên khắp thế giới để thu sóng vô tuyến tần số cao phát ra từ vật chất kéo vào chân trời sự kiện.

Chúng tôi đã nói chuyện với Tiến sĩ Heino Falcke, Tiến sĩ Luciano Rezzolla và Tiến sĩ Michael Kramer, các nhà nghiên cứu về dự án BlackHoleCam của Châu Âu - một phần của sự hợp tác Kính viễn vọng Chân trời Toàn cầu (EHT) - về ý nghĩa của hình ảnh đối với họ, đối với các lỗ đen và đối với Thuyết tương đối của Einstein.

Tiến sĩ Heino Falcke, Đại học Radboud Nijmegen, Hà Lan

Đây là lợi thế cuối cùng của không gian và thời gian

Tiến sĩ Falcke nói rằng kết quả mở ra một thập kỷ nghiên cứu các lỗ đen hơn bao giờ hết. Tín dụng hình ảnh - Dirk Vos

Đó là một hành trình cảm xúc, tôi phải nói. Nó bắt đầu từ khi tôi còn là nghiên cứu sinh và tôi thấy rằng, ở một số tần số vô tuyến nhất định, bạn sẽ có bức xạ đến từ gần chân trời sự kiện (của một lỗ đen). Đó là vào đầu những năm 1990. Chúng tôi đã xuất bản một bài báo cho biết có một bóng đen của lỗ đen mà bạn có thể thấy bằng cách sử dụng công nghệ hiện tại, công nghệ giao thoa kế cơ bản rất dài này (VLBI) mà chúng tôi hiện đang sử dụng. Đó là vào khoảng năm 2000. Tôi thực sự đã nói một cách táo bạo trong 10 năm chúng ta có thể làm điều này, và bây giờ chúng ta phải mất 19 năm. Vì vậy, tôi đã được tắt bởi một yếu tố của hai! Nhưng chúng tôi đã làm điều đó.

Tôi đã nhìn thấy nhiều hình ảnh đẹp về cách một lỗ đen nên nhìn. Hầu hết chúng trông đẹp hơn ảnh thật, nhưng chính hình ảnh đầu tiên đó, bạn nhìn thấy nó và bạn nghĩ: ‘Wow, nó thực sự trông giống như đó. Đó là một khoảnh khắc gần như cảm xúc.

Tôi là một mục sư giáo dân. Tôi đã xuất gia trong nhà thờ Tin lành, tôi làm dịch vụ, nhưng tôi không phải là người chuyên nghiệp. Tôi nói chuyện với (mọi người) về khoa học và tôn giáo và với tôi đây là những điều tự nhiên đi cùng nhau. Điều đó đã giúp với khoa học thực sự. Khi còn nhỏ, tôi đã nghĩ về điều gì đằng sau vũ trụ, điều gì đằng sau thiên đàng, lúc ban đầu là gì? Những gì trước khi xảy ra Big Bang?

(Trong thí nghiệm này), mọi thứ gần như hoàn hảo. Cá nhân tôi đã không mong đợi chúng tôi sẽ đi đến một kết quả sớm như vậy. Tôi đã chuẩn bị năm năm máu, mồ hôi và nước mắt. Đó là hai năm máu, mồ hôi và nước mắt, nhưng đó là những năm dữ dội. Nó đã hoạt động (quan sát lỗ đen) gần như từ ngày đầu tiên (vào tháng 4 năm 2017), nhưng phải mất một năm nữa để giảm và phân tích dữ liệu. Vào mùa hè 2018 chúng tôi đã thực hiện những hình ảnh đầu tiên và sau đó vào tháng 4 năm 2019 chúng tôi đã xuất bản.

Tôi nghĩ rằng đây có thể là sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới thú vị. Lần đầu tiên chúng ta nhìn thấy chân trời sự kiện và chúng ta cũng có thể nghiên cứu thuyết tương đối và thuyết tương đối rộng trên quy mô chưa từng có trước đây. Thập kỷ này thực sự là thập kỷ nghiên cứu các lỗ đen hơn bao giờ hết. Chúng tôi luôn biết họ nên ở đó, họ là những khái niệm lý thuyết. Đây là cạnh cuối cùng của không gian và thời gian.

Tất cả mọi thứ chúng ta thấy phù hợp hoàn hảo với dự đoán được đưa ra bởi thuyết tương đối. (Stephen) Hawking có lẽ cũng có phản ứng giống như tôi, khi nghĩ về những điều này về mặt lý thuyết. Nó sẽ hoàn toàn là một khoảnh khắc tình cảm, nhưng anh ấy đã chết quá sớm để thấy điều đó. Einstein thực sự đã phải vật lộn với khái niệm về chân trời sự kiện, và để nghĩ rằng đây thực sự là một điều có thật trong vũ trụ, nó sẽ hoàn toàn gây chú ý cho anh ta.

Tiến sĩ Luciano Rezzolla từ Đại học Goethe Frankfurt ở Đức

Project Dự án này là một minh chứng cho khả năng của con người để làm việc cùng nhau

Tiến sĩ Rezzolla nói rằng việc chụp ảnh chỉ có thể xảy ra khi sử dụng nhiều kính viễn vọng vô tuyến tại các điểm khác nhau trên Trái đất. Tín dụng hình ảnh - J. Lecher, Đại học Goethe

Các kính thiên văn chúng tôi sử dụng là kính viễn vọng vô tuyến, thu thập sóng vô tuyến. Thật không may, một lỗ đen rất nhỏ và những lỗ đen mà chúng ta đang nhìn ở rất xa chúng ta, ở trung tâm thiên hà của chúng ta hoặc trung tâm của một thiên hà gần đó. Những gì bạn muốn là khả năng nhìn thấy hình ảnh từ chính giữa của các đối tượng này và đối với điều này, bạn cần một độ phân giải cao.

Ngay cả những kính thiên văn lớn nhất chúng ta có trên Trái đất cũng sẽ đủ. Độ phân giải chúng tôi cần sẽ cho phép bạn nhìn thấy một quả cam trên bề mặt mặt trăng. Vì vậy, nếu bạn có thể xây dựng một kính viễn vọng lớn hơn vài trăm mét, có lẽ bạn có thể ghép hai kính viễn vọng cách xa nhau và tưởng tượng chúng ở cùng một kính viễn vọng?

Đây được gọi là giao thoa kế vô tuyến và kỹ thuật chúng tôi sử dụng được gọi là giao thoa kế rất dài (VLBI). Ý tưởng là lấy hai kính viễn vọng và đặt chúng cách nhau càng xa càng tốt, giả sử một cái ở Nam Cực và một ở Pháp, và đảm bảo rằng chúng đang quan sát cùng một nguồn chính xác cùng một lúc.

Bạn có thể làm tốt hơn thế bằng cách có nhiều hơn hai kính viễn vọng. Chúng tôi quan sát cùng lúc tám cái, để khi Trái đất quay, có ba hoặc bốn cái luôn luôn chỉ đúng nguồn. Và sau đó bạn phải đặt (dữ liệu) lại với nhau. Điều này có vẻ là một bước không quan trọng, nhưng nó là một trong những điều khiến chúng ta tốn rất nhiều thời gian. Bạn không thể chuyển dữ liệu này qua internet (vì có rất nhiều), vì vậy bạn phải thực sự lấy dữ liệu trong các đĩa cứng và chuyển dữ liệu qua các lục địa khác nhau.

Chúng tôi đã xây dựng một hình ảnh mà chúng tôi tin là phù hợp với những gì chúng tôi mong đợi từ một lỗ đen cong trong thuyết tương đối rộng. Đó là lý thuyết mà Einstein đưa ra cung cấp thông tin rất đơn giản cho loại hiện tượng này. Nguồn là M87, một thiên hà gần chúng ta. Nó lớn hơn khoảng 1.000 lần so với lỗ đen ở trung tâm thiên hà của chúng ta.

Tôi là một thủy thủ nhiệt thành và khoảng một năm trước vào khoảng thời gian này, tôi đã chèo thuyền vượt Đại Tây Dương từ đông sang tây. Và có một cơ hội rất dễ chịu để tôi nhìn lên bầu trời dưới ánh sáng không bị nhiễm bẩn, không bị nhiễm bẩn như nó có được. Nó thực sự khiến bạn cảm thấy rất nhỏ bé và chúng ta may mắn như thế nào khi ở trên hành tinh này.

Dự án này là một minh chứng cho khả năng làm việc cùng nhau của con người. Con người có tất cả các khía cạnh khó khăn, nhưng thật tuyệt khi thấy niềm đam mê khoa học và kiến ​​thức có thể phá vỡ tất cả những quan điểm thiển cận và tự trọng này, và có thể thúc đẩy và thúc đẩy hàng trăm người cùng hợp tác để đạt được kết quả. lớn hơn mỗi chúng ta

Quan điểm của chúng tôi là tài trợ cho việc này sẽ cho phép chúng tôi chụp bức ảnh đầu tiên về một lỗ đen và bức tranh này sẽ có trong mỗi cuốn sách giáo khoa. Tôi hy vọng đây là những gì sắp xảy ra. Bây giờ chúng ta biết một lỗ đen trông như thế nào.

Tiến sĩ Michael Kramer, Viện thiên văn vô tuyến Max Planck, Đức

Sách lịch sử sẽ được chia thành thời gian trước hình ảnh và sau hình ảnh.

Tiến sĩ Kramer nói rằng hình ảnh này là bằng chứng tốt nhất của chúng tôi về việc các hố đen thực sự tồn tại. Tín dụng hình ảnh - NARIT

Lỗ đen đã có một lịch sử rô. Chúng được đề xuất như là hệ quả của thuyết tương đối rộng, nhưng khái niệm lỗ đen đã cũ hơn nhiều và quay trở lại thế kỷ 18. Và mặc dù giải pháp tồn tại, đã có những vấn đề lý thuyết trong việc tìm hiểu không-thời gian gần chân trời sự kiện. Về cơ bản không có bằng chứng quan sát cho các lỗ đen cho đến những năm 1960.

Sau đó, với việc phát hiện ra các quasar (vật liệu siêu nóng xoay quanh lỗ đen) và cả nhị phân tia X (sao neutron hoặc vật liệu hút lỗ đen từ sao), lỗ đen đột nhiên trở nên cần thiết (để giải thích chúng). Chúng ta cần một cách rất mạnh mẽ để chuyển đổi năng lượng thành bức xạ mạnh đến mức chúng ta vẫn có thể nhìn thấy nó ở khoảng cách rất, rất lớn.

Bằng chứng tốt nhất tiếp theo của chúng tôi đến từ các quan sát về cái gọi là sao S quay quanh một vật thể lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta. Đối tượng này không được nhìn thấy nhưng bạn có thể tính được khối lượng, trong trường hợp này là khoảng 4 triệu khối lượng mặt trời. Và hóa ra bằng chứng tốt nhất dường như là một lỗ đen siêu lớn.

Sau đó, tất nhiên LIGO (Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser) đã xuất hiện (phát hiện các lỗ đen hợp nhất qua sóng hấp dẫn), và đây là bằng chứng tốt nhất cho đến nay về sự tồn tại của lỗ đen. Vì vậy, ý tưởng của Kính thiên văn Chân trời Sự kiện là do đó lần đầu tiên, chúng ta thấy một cái bóng (của một lỗ đen). Có một số tính năng độc đáo mà chỉ có một chân trời sự kiện sẽ tạo ra, giống như một vòng photon sáng bị giữ lại trước khi chúng lao vào chân trời sự kiện. Và đó là những gì chúng ta thấy.

Chất lượng dữ liệu không giống như những gì chúng ta có thể thấy trong các bộ phim như Interstellar, nhưng tất cả các tính năng đều có. Hình ảnh hiển thị tất cả các tính năng bạn mong đợi từ một lỗ đen và chân trời sự kiện. Bạn thấy một vòng photon, bạn thấy một vòng sáng xung quanh lỗ đen và bạn thấy một cái bóng ở giữa.

Đây là một lỗ đen siêu lớn và nó có sáu tỷ khối lượng mặt trời, do đó mang lại cho bạn (đường kính) hàng tỷ km. Nhưng bởi vì nó rất rộng, chúng ta có thể thấy nó trong khoảng cách tương đối lớn là 53 triệu năm ánh sáng này. Hiện tại, chúng tôi đã tập trung nỗ lực vào M87 và một khi đã hết, chúng tôi sẽ tập trung sự chú ý của mình vào Sagittarius A * (lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà).

Tôi nghĩ rằng tất cả chúng tôi đã tự tin chúng tôi sẽ thành công. Nó công nghệ đẩy lùi các ranh giới, nhưng nó không phải là thứ mà chúng tôi nghi ngờ rằng chúng tôi sẽ thành công. Tuy nhiên, không có gì chuẩn bị cho bạn vào lúc này khi bạn thực sự nhìn thấy nó lần đầu tiên. Nó khá tuyệt vời.

Sách lịch sử sẽ được chia thành thời gian trước khi hình ảnh và sau khi hình ảnh. Đây là lần đầu tiên điều này có thể xảy ra, và nó đã được thực hiện từ lâu. Cuối cùng chúng tôi đã thành công và nó chỉ có thể trở nên tốt hơn từ đây.

Như đã nói với Jonathan O hèCallaghan

Nghiên cứu trong bài viết này được tài trợ bởi Hội đồng nghiên cứu châu Âu EU EU. Nếu bạn thích bài viết này, hãy xem xét chia sẻ nó trên phương tiện truyền thông xã hội.

Lỗ đen siêu lớn M87, lần đầu tiên được chụp ảnh, có khối lượng lớn gấp sáu tỷ lần so với mặt trời của chúng ta. Tín dụng hình ảnh - Hợp tác EHT

Xem thêm

  • Các nhà thiên văn học tiết lộ hình ảnh đầu tiên về một lỗ đen
  • Sóng hấp dẫn giúp làm lộ ra các lỗ đen, vật chất tối và các hạt lý thuyết

Thêm thông tin

BlackHoleCam

Ban đầu được xuất bản tại horiz-magazine.eu.