En skarp ring av lys skapt av fotoner som raser rundt baksiden av et supermassivt sort hull, har blitt oppdaget av forskere som jobber med Event Horizon Telescope (EHT). Observasjonen bekrefter en forutsigelse av Einsteins generelle relativitetsteori og kaster ytterligere lys over massen av det sorte hullet og den kraftige strålen av materiale som kommer fra det supermassive objektet.
EHT er et globalt utvalg av radioteleskoper, som når de kombineres har en blenderåpning som er bred nok til å løse de umiddelbare omgivelsene til supermassive sorte hull. I 2019 produserte EHT-forskere det første bildet noensinne av den glødende platen av gass og "skygge" som omgir det supermassive sorte hullet M87*. Dette objektet er i hjertet av Messier 87-galaksen og antas å være omtrent 7 milliarder ganger mer massiv enn solen. EHT ble deretter rettet mot det supermassive sorte hullet i sentrum av Melkeveien og en bilde av objektets plate og skygge ble utgitt tidligere i år.
Nå EHT-forskere ledet av Avery Broderick fra Canadas Perimeter Institute for Theoretical Physics og University of Waterloo har gjenopptatt sine observasjoner av M87* på jakt etter en skarp ring av lys skapt av fotoner som går en halv bane rundt baksiden av det sorte hullet før de reiser til jorden. Denne ringen er spådd av generelle relativistiske magnetohydrodynamiske simuleringer av området rundt M87*, men kunne ikke sees på grunn av den lyse platen av diffust lys skapt av fotoner som reiser direkte til jorden.
Å se ildfluene
"Vi slo av søkelyset for å se ildfluene," sier Broderick, og legger til, "Vi har vært i stand til å gjøre noe dyptgående – å løse en grunnleggende tyngdekraftsignatur rundt et svart hull". Teamet gjorde dette ved å bruke en ny bildealgoritme som de la til TEMI – et analyserammeverk som hjelper forskere med å forstå EHT-observasjoner.
Teammedlem Hung-Yi Pu fra National Taiwan Normal University sier at den nye algoritmen tillater samarbeidet å "felle av" elementer i et EHT-bilde slik at "miljøet rundt det sorte hullet kan avsløres tydelig".
Bygge et teleskop i planetstørrelse
I tillegg til å observere fotonringen, fant teamet bevis for en kraftig roterende stråle av materiale som ble kastet ut fra området til det sorte hullet. Sistnevnte observasjon bekrefter den teoretiske forutsigelsen om at rotasjonen av det sorte hullet skaper en kraftig utstrømning av materiale. Denne siste analysen kombinert med tidligere observasjoner har også gjort det mulig for teamet å gi den beste verdien så langt for massen til M87*, ved å feste den til 7.13 ± 0.39 milliarder solmasser.
Teorien forutsier at flere ringer bør eksistere rundt M87*, hver tilsvarer fotoner i forskjellige baner rundt det sorte hullet. Teamet mener at det bør være i stand til å avgrense analysen for å se minst én til av disse ringene.
Forskningen er beskrevet i The Astrophysical Journal.
