BREAKING: יש לנו את התמונה הראשונה אי פעם של החור השחור במרכז שביל החלב

Sgr A *. (שיתוף פעולה EHT)

לפני ארבעה וחצי מיליארד שנים, הנקודה הכחולה החיוורת שלנו נולדה בהריסות שנותרו מלידתו של כוכב. מאז, אנחנו נעולים בריקוד קוסמי; כדור הארץ מסתחרר סביב השמש; והשמש מסתחררת סביב המרכז הגלקטי - הלב האפל והמסתורי של שביל החלב.

בתוך הלב האפל הזה, שסביבו מסתובבת כל הגלקסיה, מצוי סופר-מסיבי חור שחור בשם מזל קשת A*, מגיע בערך פי 4.3 מיליון מהמסה של השמש. הצלחנו להסיק את נוכחותו, ולמדוד אותה, על סמך תנועות החפצים סביבו, אך מעולם לא ראינו את החפץ עצמו.

אף פעם, כלומר, עד עכשיו.



התמונה הזו בחלק העליון של המסך - שנראית כמו סופגנייה כתומה מטושטשת ומפוארת - היא האבק מסביב והצל של Sgr A* עצמו, שנראה על ידי האנושות בפעם הראשונה, הודות לעבודה הקשה של שיתוף הפעולה של טלסקופ אופק אירועים.

'היינו המומים עד כמה גודל הטבעת מתאים לתחזיות מהתיאוריה של איינשטיין תורת היחסות הכללית ,' אמר מדען פרויקט EHT ג'פרי באוור של אקדמיה סיניקה בטאיפיי.

'תצפיות חסרות תקדים אלה שיפרו מאוד את ההבנה שלנו של מה שקורה ממש במרכז הגלקסיה שלנו, ומציעות תובנות חדשות לגבי האופן שבו הענקים האלה חורים שחורים לקיים אינטראקציה עם הסביבה שלהם'.

אנחנו לא יכולים להפסיק לבהות. התמונה הראשונה אי פעם של Sgr A*. (שיתוף פעולה EHT)

ההישג מגיע שלוש שנים לאחר ששיתוף הפעולה שחרר אתתמונה ראשונה של צל של חור שחור שהושגה אי פעם– חור שחור סופר-מסיבי בשם M87*, המגיע לפי 6.5 מיליארד ממסת השמש, במרכזה של גלקסיה במרחק של 55 מיליון שנות אור.

Sgr A* הוא הרבה יותר קרוב אלינו, במרחק של מסביב25,800 שנות אור. אבל שני החורים השחורים הציגו אתגרים שונים מאוד.

השוואת מידות של M87* ו-Sgr A*. (שיתוף פעולה EHT, הודאה: Lia Medeiros, xkcd)

ניסיון לדמיין חור שחור הוא ניסיון לדמיין את הבלתי נראה. חורים שחורים לא מפיצים קרינה שאנו יכולים לזהות. הם כל כך צפופים שמעבר לנקודה מסוימת המכונה אופק האירועים, אפילו האור, הדבר המהיר ביותר הידוע ביקום, לא מסוגל להשיג מהירות מילוט מכוח הכבידה שלהם.

M87* הוא מה שאנו מתייחסים אליו כגרעין גלקטי פעיל. זה אומר שהוא ניזון - מוקף בדיסק עצום של אבק וגז שנמשך לתוך החור השחור. החיכוך והכבידה המטורפים הכרוכים בחימום החומר הזה, כך שהוא זוהר בבהירות. זה מה שאנחנו רואים בתמונה של M87*, עם הצל של החור השחור במרכז החומר הזוהר.

קשת A* אולי קרובה יותר... אבל היא לא קרובה כל כך פעילה. למעשה, אם ס'ר א* היה אדם, זה רק יצרוך שווה ערך לגרגר אורז כל מיליון שנים.

יתרה מכך, המרכז הגלקטי של שביל החלב עבה באבק שמסתיר הרבה ממה שנמצא בו.

מדענים גילו בעבר א ענן גז המקיף את Sgr A* , דיסק צבירה משל החור השחור, אבל הוא יחסית קריר וזוהר הרבה יותר חלש. יתרה מכך, מכיוון שהחור השחור קטן יותר, תקופת ההקפה של הדיסק קטנה יותר, מה שאומר שהאור משתנה בטווחי זמן מהירים מאוד.

'הגז בסביבת החורים השחורים נע באותה מהירות - כמעט מהר כמו האור - גם סביב Sgr A* וגם M87*,' אמר האסטרונום צ'י-קוואן ('CK') צ'אן של אוניברסיטת אריזונה.

'אבל במקום שבו לגז לוקח ימים עד שבועות להקיף את ה-M87* הגדול יותר, ב-Sgr A* הקטן בהרבה הוא משלים מסלול בתוך דקות בלבד. זה אומר שהבהירות והתבנית של הגז סביב Sgr A* השתנו במהירות בזמן ש-EHT Collaboration צפה בו - קצת כמו לנסות לצלם תמונה ברורה של גור שרודף במהירות אחרי זנבו.'

בפנים, משהו זורח בבהירות באורכי גל רדיו - זה יהיה Sgr A*, אבל מעולם לא הצלחנו להשיג תצוגה מפורטת שלו.

כדי להתגבר על האתגרים הללו, טלסקופ אופק האירועים שילב שמונה טלסקופים מרחבי העולם, שעבדו יחד במה שהוא בעצם טלסקופ בגודל כדור הארץ, עם רזולוציה מרהיבה.

מספר רב של תמונות צולמו במהלך קמפיין תצפית ב-2017, שהפיק שישה טרה-בייט של נתונים. היה צורך לעבד ולנתח את הנתונים הללו - תהליך שנמשך שנים, ופיתוח של אלגוריתמים חדשים כדי לפצות על השינוי המהיר.

(שיתוף פעולה EHT)

למעלה: ה-EHT Collaboration יצר את התמונה הראשונה אי פעם (מסגרת עליונה) של Sgr A* על ידי ממוצע של אלפי תמונות שנוצרו בשיטות חישוב שונות - כולן מתאימות במדויק לנתוני EHT. תמונה ממוצעת זו שומרת על תכונות הנראות יותר בתמונות המגוונות ומדכאת תכונות המופיעות לעיתים רחוקות.

התמונות קובצו לארבע מחלקות המבוססות על תכונות דומות, אותן ניתן לראות בתחתית התמונה למעלה. גרפי העמודות מציגים את המספר היחסי של תמונות השייכות לכל אשכול.

מדענים הולכים ללעוס את התוצאות המדהימות עוד זמן מה.

חורים שחורים סופר מסיביים הם תעלומה קוסמית. אנחנו לא יודעים איך הם מצליחים להיות כל כך גדולים - Sgr A* הוא למעשה די זעיר עבורו אחד מההמות האלה - או איך הם נוצרו מלכתחילה,בשחר הזמן. עם זאת, הם נהגים מרכזיים ב-אבולוציה של הקוסמוס. גלקסיות שלמות מסתחררות סביבן; הם שולטים ביצירת כוכבים, אפילו מחוץ לגלקסיות שלהם.

החורים השחורים הסופר-מאסיביים שאנו בדרך כלל חוקרים הם פעילים, כמו M87*. הסיבה לכך היא שהחומר בחלל שסביבם פולט אור, והשדות המגנטיים של החורים השחורים יכולים להאיץ סילונים לחלל הבין-גלקטי, ושניהם יכולים לספר לנו על החור השחור עצמו.

איור המציג את האנטומיה של חור שחור סופר מסיבי. (ESO)

השקט של רס'ר A* אולי הפך אותו למאתגר יותר לצלם, אבל המאפיין הזה הופך אותו ליוצא דופן כמושא מחקר. מכיוון שהוא לא בוער באור כמו חור שחור פעיל יותר, אולי נוכל לראות את הסביבה סביבו בצורה קצת יותר ברורה, מה שבתורו עשוי לתת לנו צוהר טוב יותר לפיזיקה של אופק האירועים.

זה יכול לעזור לנו להבין כל מיני תעלומות של חור שחור, כמו איך עובדת הצטברות, איך משוגרים סילונים, אפילו אם תורת היחסות הכללית תיארה במדויק את המרחב-זמן הקיצוני בקרבת חור שחור.

באופן מרתק, שני החורים השחורים נראים דומים מאוד. זה, אמרו החוקרים, אומר שאנחנו יכולים להסיק מסקנות מסוימות לגבי חורים שחורים.

'יש לנו שני סוגים שונים לחלוטין של גלקסיות ושתי מסות חורים שחורות שונות מאוד, אבל קרוב לקצה החורים השחורים האלה הם נראים דומים להפליא,' אמר האסטרונום סרה מרקוף של מועצת המדע EHT באוניברסיטת אמסטרדם בהולנד.

'זה אומר לנו שתורת היחסות הכללית שולטת בעצמים האלה מקרוב, וכל הבדלים שאנחנו רואים רחוק יותר חייב להיות בגלל הבדלים בחומר המקיף את החורים השחורים.'

התמונה החדשה פותחת דלת חדשה לחקר האובייקטים הקיצוניים הללו. תמונה אחת של חור שחור היא מדהימה. שני פירושים שלא רק שהתוצאה הראשונה הייתה אמיתית, יש לנו עכשיו נקודת השוואה כדי להבין איך העצמים המדהימים והקיצוניים האלה פועלים.

'עכשיו אנחנו יכולים ללמוד את ההבדלים בין שני החורים השחורים הסופר-מאסיביים האלה כדי לקבל רמזים חדשים וחשובים לגבי איך התהליך החשוב הזה עובד', אמר האסטרופיזיקאי קייצ'י אסאדה של אקדמיה סיניקה.

'יש לנו תמונות של שני חורים שחורים - אחד בקצה הגדול ואחד בקצה הקטן של חורים שחורים סופר מסיביים ביקום - כך שנוכל ללכת הרבה יותר רחוק בבדיקת איך מתנהג כוח הכבידה בסביבות קיצוניות אלה מאי פעם'.

התוצאות החדשות פורסמו בגיליון מיוחד של מכתבי ה-astrophysical Journal .

אתה יכול לצפות במסיבת העיתונאים למטה, ולראות את הבלוג החי (שנגמר כעת) שלנו, שבו סיקרנו את ההכרזה בזמן אמת.

כל הזמנים למטה הם לפי UTC וסדר כרונולוגי. רענן וגלול לתחתית כדי לראות את העדכונים האחרונים. כל כמה דקות נוסיף מידע חדש.

12.40: אוקיי, הרגע הגיע! אנחנו על קצה המושבים שלנו ומתרגשים מאוד לחלוק את הרגע הענק הזה באסטרונומיה עם כולכם. אנו נעדכן את הבלוג הזה כל כמה דקות אז המשך ללחוץ על רענון!

12.41: למי שמתעדכן, הנה מה שאנחנו יודעים עד כה על ההכרזה. התוצאות הן מה-EHT, שנתן לנו את התמונה הראשונה שלנו של חור שחור לפני כמעט שלוש שנים. אנחנו גם יודעים שהתוצאות נוגעות לשביל החלב שלנו... מה שמרמז שאולי אנחנו עומדים לראות את התמונה הראשונה של החור השחור הסופר-מאסיבי במרכז הגלקסיה שלנו, קשת A* (Sgr A*).

אם אסטרונומים הצליחו לייצר תמונה ישירה של אופק האירועים של Sgr A*, זה יהיה רגע היסטורי... אז ודאו שיש לכם חטיפים והרבה נוזלים בהישג יד. אתה לא הולך לרצות לפספס את זה.

12.43: זו לא רק העובדה שהחור השחור הזה נמצא בגלקסיה הביתית שלנו שתהפוך את ההכרזה הזו למגניבה כל כך. זה למעשה הישג קשה להפליא. Sgr A* הוא בערך פי 4.3 מיליון מהמסה של השמש, עם אופק אירועים בקוטר של 25.4 מיליון קילומטרים, ונמצא במרחק של 25,800 שנות אור. לנסות לדמיין את זה יהיה כמו לנסות לצלם כדור טניס עליו הירח .

12.44: חורים שחוריםקשה מאוד לצלם בזמנים הטובים ביותר, מכיוון שהם ממש בלתי נראים, סופגים את כל הקרינה האלקטרומגנטית. אבל Sgr A* מסובך עוד יותר ללימוד מכיוון שהוא מוסתר על ידי ענן אבק וגז.

Sgr A* היה יעד מרכזי למסע התצפית של ה-EHT באפריל 2017. אם אסטרונומים דימו את האופק של החור השחור, הוא אמור להופיע כסופגנייה זוהרת. זוהי דיסקית ההצטברות של החור השחור, טבעת של גז ואבק המפיצה קרינה כשהיא מקיפה את Sgr A*.

12.45: 15 דקות לסיום!

12.48: השידור החי צולם מתוך מטה מצפה החלל האירופי בגרמניה. אבל זה משודר במקביל לצד הודעות מוושינגטון. DC, סנטיאגו דה צ'ילה, מקסיקו סיטי, טוקיו וטאיפיי.

בשידור החי נשמע מ:

  • תומאס קריצ'באום, מכון מקס פלאנק לאסטרונומיה רדיו, גרמניה

  • שרה עיסאון, המרכז לאסטרופיזיקה | Harvard & Smithsonian, ארה'ב ואוניברסיטת Radboud, הולנד

  • José L. Gómez, המכון לאסטרופיזיקה של אנדלוסיה (CSIC), ספרד

  • כריסטיאן פרום, אוניברסיטת וירצבורג, גרמניה

  • Mariafelicia de Laurentis, אוניברסיטת נאפולי 'פדריקו II' והמכון הלאומי לפיזיקה גרעינית (INFN), איטליה

הודעת הקרן הלאומית למדע מוושינגטון הבירה תכלול:

  • קתרין (קייטי) ל. בומן, פרופסור עוזרת למדעי המחשוב והמתמטיקה, הנדסת חשמל ואסטרונומיה ב-Caltech

  • וינסנט פיש, מדען מחקר במצפה MIT Haystack

  • מייקל ג'ונסון, אסטרופיזיקאי במרכז לאסטרופיזיקה | הרווארד וסמית'סוניאן

  • Feryal Özel, פרופסור לאסטרונומיה ופיזיקה באוניברסיטת אריזונה

זה אולי נשמע כמו הרבה, אבל ישנם חוקרים רבים אחרים המעורבים בעבודה זו. די לומר, זו הייתה משימה ענקית ומשתפת.

ראוי לציין שכל המדענים הרשומים כאן עובדים עם חורים שחורים בצורה כלשהי, צורה או צורה.

12.51: יש הרבה באזז עכשיו מקהילת האסטרונומיה בטוויטר.

לאחר 20 שנים (ארוכות) של הכנה, תצפית וניתוח, תוצאות ה-EHT על החור השחור במרכז שביל החלב יפורסמו מחר! https://t.co/8NDlvv6CfK

- שפ דולמן (@ShepDoeleman) 11 במאי 2022

כן בהחלט לא יכולתי לישון 😬 עוד כמה שעות לסיום! אני אהיה בפאנל מסיבת העיתונאים האירופית כדי לדבר על התוצאות, אני כל כך עצבני אבל כל כך נרגש, נתראה שם! https://t.co/K1DHwOJGkh

- ד'ר. שרה עיסאון (@SaraIssaoun) 12 במאי 2022

תמונה חדשה ומרגשת של חור שחור עולה הלילה. ההימור שלי הוא שזה נראה כמו דבר כתום גדול מתנודד ומתנודד בחלל. pic.twitter.com/zJ49AINv3y

— פרופ' ליסה הארווי-סמית' (@lisaharveysmith) 12 במאי 2022

הנה נוף נושם של מרכז הגלקסיה שלנו - פסיפס של תמונות אינפרא אדום ורדיו, בשילוב אמנותי על ידי @SpaceGeck .
ובעוד שעה, אנחנו עומדים ללמוד הרבה יותר על החור השחור העצום במרכז. https://t.co/CQ8sBuOiAg pic.twitter.com/Nw1dGSbKiI

- קורי ס. פאוול (@coreyspowell) 12 במאי 2022

אנחנו לא יכולים לחכות!

12.55: אזהרה של חמש דקות לכולם! הזדמנות אחרונה לקבל את החטיפים האלה!

12.58: ממש לא מזיע כאן... שתי דקות לסיום. יש לנו ספירה לאחור! יש לנו מוזיקה! זה באמת קורה!

13.00: מתחילים.

13.01: זהו זה! אנחנו באמת עומדים לפגוש את Sgr A*!

13.02: מנכ'ל ESO חאווייר ברקונס מציג לנו הליכים...

היינו כל כך קרובים ל-Sgr A* פעמים רבות בעבר, הוא אומר, עם טלסקופים החוקרים את תנועות הכוכבים סביב המרכז הגלקטי, ומאפשרים לנו למדוד את החור השחור העל-מסיבי.

'עם זאת, אנחנו עדיין לא רואים ויזואליה ישירה של האובייקט הזה', אומר ברקונס. (!!!!)

13.04: ברקונס מדבר על 300+ המדענים הבינלאומיים, הרבה יותר אנשי תמיכה ושמונה מצפה רדיו ברחבי העולם שפועלים בשיתוף פעולה כדי להשיג את התוצאה פורצת הדרך הזו. זו תזכורת בזמן למה שאנחנו יכולים להשיג כשמדינות עובדות יחד, הוא מוסיף.

13.05: הנה זה בא! הנה Huib van Langeveld EHT מנהל פרויקט עם התמונה.

13.06: אנחנו עומדים לטוס ללב הגלקסיה כדי לפגוש את המרכז הגלקטי שלנו, מהמישורים של צ'ילה שבו נמצא טלסקופ ALMA.

13.07: גספ, תראה את זה!!

החור השחור הסופר מסיבי במרכז Sgr A*. (שיתוף פעולה EHT)

13.08: וואו, זה מדהים. כדי להיות ברור, אנחנו לא יכולים לראות את החור השחור עצמו - אבל הוא שם, בכתם האפל הזה באמצע דיסק של חומר זוהר.

13.14: שרה עיסאון מהרווארד מדברת כעת. כעת, היא אומרת, בפעם הראשונה, יש לנו ראיות ישירות לכך ש-Sgr A* הוא חור שחור. הכתם הכהה במרכז הוא הצל של החור השחור; סביבו מסתחרר גז חם, מחומם על ידי חיכוך. הגז הזה פולט קרינת רדיו שאנו יכולים לזהות.

גודלו הוא כ-52 מיקרו-שניות קשת בשמיים, שווה ערך להדמיה של סופגנייה על הירח. מכיוון שגודל הצל של חור שחור קשור למסה שלו, אנו יכולים להשתמש בו כדי לאשר שהמסה שלו היא בערך פי 4 מיליון מזו של השמש. זה בדיוק תואם את התחזיות של איינשטיין מתורת היחסות הכללית!

Sgr A* נראה דומה מאוד לתמונה הראשונה של חור שחור שהושגה אי פעם, זו של M87*, למרות ששניהם שונים מאוד, ונמצאים בסביבות שונות מאוד. זה אומר לנו שלא משנה גודל הסביבה, החלל סביב חור שחור ישלט על ידי כוח הכבידה.

13.17: תומס קריצ'באום ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה רדיו בגרמניה חולק כעת את הפרטים הטכניים של ההישג האדיר הזה. לקח 25 שנה לפתח ולשכלל את הטכניקות לשילוב טלסקופים ברחבי העולם לטלסקופ ענק אחד בגודל כדור הארץ שיכול להשיג את הרזולוציה הנדרשת לצילום חורים שחורים.

התוצאה היא אינטרפרומטר חד פי 3 מיליון מהעין האנושית. עבור התמונה של Sgr A*, התקבלו שישה טרה-בייט של נתונים - ניתוח הנתונים הללו ארך מספר שנים והצריך פיתוח של כלים חדשים.

13.20: חוסה ל. גומז ממכון אסטרופיסיקה דה אנדלוסיה בספרד מספר לנו כעת בפירוט רב יותר כיצד שמונת הטלסקופים של טלסקופ אופק אירועים עובדים יחד כדי להשיג תצפיות.

עם זאת, Sgr A* היה הרבה יותר קשה מ-M87*, הוא אומר. האזור מוסתר על ידי אבק; ובעוד הגז סביב כל חור שחור נע באותה מהירות, Sgr A* מסיבי פחות פי 1,500, מה שאומר שלגז שלו יש מסלול קצר בהרבה. המשמעות היא שהגז השתנה בלוחות זמנים מהירים בזמן ביצוע התצפיות.

13.23: זוהי התמונה האינטרפרומטרית הבדוקה ביותר שהתקבלה אי פעם, לצד התמונה של M87*.

הוא זה עתה הבטיח לנו סרטים של חורים שחורים בעתיד.

13.25: כריסטיאן פרום מאוניברסיטת וירצבורג בגרמניה עולה כעת כדי לספר לנו מה התמונה מספרת לנו על Sgr A*.

הצוות השתמש במחשבי-על ברחבי העולם כדי לדגמן חורים שחורים. בהשוואה לדגמים שלהם, התמונה אומרת לנו ש-Sgr A* מסתובב ושאנחנו מסתכלים עליו פנים אל פנים.

13.27: Mariafelicia de Laurentis מאוניברסיטת נאפולי 'Federico II' והמכון הלאומי לפיזיקה גרעינית (INFN) באיטליה אומרת לנו שגודל הצל של Sgr A* תואם את תורת היחסות, כמו עם M87*, למרות שהשניים חורים שחורים הם צבירת חומרים בקצבים שונים בתכלית; Sgr A* פי מיליון פחות מ-M87*.

13.29: לימוד הסביבה סביב חור שחור כמו Sgr A* או M87* יאפשר לנו לערוך מבחנים חדשים של תורת היחסות הכללית, בתקווה למצוא מקומות שבהם הוא מתקלקל, אומר דה לורנטיס. זה יכול לעזור לנו לנסות להבין את כוח המשיכה, כמו גם את התפקיד של חורים שחורים ביקום שלנו. הטוב עוד לפנינו!

13.31: זו, אומר אנטון זנסוס בדברי הסיום שלו, היא השלב הבא. 'שילבנו את טלסקופי הרדיו הגדולים בעולם למצלמה אחת בגודל כדור הארץ.'

הטלסקופים המעורבים היו:

  • Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
  • ניסוי ה-Atacama Pathfinder (APEX) במדבר Atacama בצ'ילה
  • טלסקופ IRAM 30 מטר בספרד
  • טלסקופ ג'יימס קלרק מקסוול (JCMT)
  • טלסקופ המילימטר הגדול אלפונסו סראנו (LMT)
  • מערך תת-מילימטר (SMA)
  • טלסקופ ה-UArizona Submillimeter (SMT)
  • טלסקופ הקוטב הדרומי (SPT)

מאז, ה-EHT הוסיף:

  • מערך המילימטר המורחב הצפוני (NOEMA) בצרפת
  • טלסקופ גרינלנד (GLT)
  • טלסקופ 12 מטר של UArizona בפסגת קיט

13.35: שום דבר מכל זה לא היה אפשרי ללא 300 המדענים שעבדו על שיתוף הפעולה הזה. 'מה עם איינשטיין?', שואל זנסוס. 'אני דווקא חושב שהוא יהיה נלהב.'

אוקיי, מסיבת העיתונאים עוברת עכשיו לשאלות ותשובות, אז נשאיר אותה שם, אבל המשך לעקוב אחר הסיקור המלא שלנו

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.