En skarp ring af lys skabt af fotoner, der ræser rundt om bagsiden af et supermassivt sort hul, er blevet opdaget af forskere, der arbejder på Event Horizon Telescope (EHT). Observationen bekræfter en forudsigelse af Einsteins generelle relativitetsteori og kaster yderligere lys over massen af det sorte hul og den kraftige stråle af materiale, der udgår fra det supermassive objekt.
EHT er en global række af radioteleskoper, som når de kombineres har en blænde, der er bred nok til at løse de umiddelbare omgivelser af supermassive sorte huller. I 2019 producerede EHT-forskere første billede nogensinde af den glødende skive af gas og "skygge", der omgiver det supermassive sorte hul M87*. Dette objekt er i hjertet af Messier 87-galaksen og menes at være omkring 7 milliarder gange mere massiv end Solen. EHT blev derefter rettet mod det supermassive sorte hul i midten af Mælkevejen og en billede af objektets disk og skygge blev udgivet tidligere i år.
Nu EHT-forskere ledet af Avery Broderick fra Canadas Perimeter Institute for Theoretical Physics og University of Waterloo har genset deres observationer af M87* i jagten på en skarp ring af lys skabt af fotoner, der laver en halv bane rundt om bagsiden af det sorte hul, før de rejser til Jorden. Denne ring er forudsagt af generelle relativistiske magnetohydrodynamiske simuleringer af området omkring M87*, men kunne ikke ses på grund af den lyse skive af diffust lys skabt af fotoner, der rejser direkte til Jorden.
At se ildfluerne
"Vi slukkede søgelyset for at se ildfluerne," siger Broderick og tilføjer, "Vi har været i stand til at gøre noget dybtgående - at løse en grundlæggende signatur af tyngdekraften omkring et sort hul". Holdet gjorde dette ved hjælp af en ny billedbehandlingsalgoritme, som de føjede til TEMIS – en analyseramme, der hjælper forskere med at forstå EHT-observationer.
Medarbejder Hung-Yi Pu fra National Taiwan Normal University siger, at den nye algoritme gør det muligt for samarbejdet at "skrælle" elementer af et EHT-billede af, så "miljøet omkring det sorte hul så tydeligt kan afsløres".
At bygge et teleskop i planetstørrelse
Ud over at observere fotonringen fandt holdet beviser for en kraftig roterende stråle af materiale, der blev udstødt fra området af det sorte hul. Sidstnævnte observation bekræfter den teoretiske forudsigelse om, at rotationen af det sorte hul skaber en kraftig udstrømning af materiale. Denne seneste analyse kombineret med tidligere observationer har også gjort det muligt for holdet at give den hidtil bedste værdi for massen af M87*, ved at fastgøre den til 7.13 ± 0.39 milliarder solmasser.
Teori forudsiger, at der skulle eksistere flere ringe omkring M87*, som hver svarer til fotoner i forskellige kredsløb omkring det sorte hul. Holdet mener, at det burde være i stand til at forfine sin analyse for at se mindst én mere af disse ringe.
Forskningen er beskrevet i Den astrofysiske tidsskrift.
