Nu på video: Enestående billede af sort hul bliver animeret
Videnskab.dk's faste rumskribenter, Henrik og Helle Stub, forklarer videnskaben bag den nye video, der er den første af sin slags, og som viser, hvordan gasserne omkring det sorte hul i galaksen M87 er på slingrekurs.
stubberne m87 video

I 2019 så verden for første gange så et direkte billede af et sort hul, men forskerne bag har ikke hvilet på lauerbærrene. Nu kan du se, hvordan det sorte hul udviklede sig på et år. (Foto: Shutterstock/Illustration: Thøger Junker)

I 2019 så verden for første gange så et direkte billede af et sort hul, men forskerne bag har ikke hvilet på lauerbærrene. Nu kan du se, hvordan det sorte hul udviklede sig på et år. (Foto: Shutterstock/Illustration: Thøger Junker)

En række nyligt offentlig gjorte billeder fra EHT har givet ny indsigt i vores viden om det sorte hul i M87.

EHT er en forkortelse for Event Horizon Telescope, der er et samarbejde mellem otte store radioteleskoper fordelt over hele Jorden.

Sidste år modtog vi det berømte billede af det supermassive sorte hul i centret af kæmpegalaksen M87, der befinder sig omkring 53 millioner lysår borte.  Det var første gang, at det var lykkedes at tage et billede af et sort hul.

Observationerne var samlet ind i løbet af bare en uge i 2017, men først efter et stort datasamarbejde kunne astronomerne vise os det færdige billede i 2019.

En animation som viser hvordan det sorte hul M87* udviklede sig over et år, baseret på numerisk simulation. (Video: G. Wong, B. Prather, C. Gammie, M. Wielgus & EHT-samarbejdet)

Om artiklens forfattere

Helle og Henrik Stub er begge cand.scient'er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.

I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.

De står bag bogen 'Det levende Univers' og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet 'Stubberne'.

Det sorte hul er på slingrekurs

Nu er der kommet et efterspil, der viser os noget mere om det sorte hul i M87.

Forskere tilknyttet Event Horizon Teleskoperne har for nylig frigivet en række billeder optaget i perioden 2009 -2017, der afslører, at gasserne omkring det sorte hul har ændret sig selv i denne korte periode. 

Det sorte hul er omgivet en stor skive af meget varm gas, der roterer omkring hullet med stor fart, for til sidst at blive suget ind i selve hullet.

Det er denne såkaldte tilvækstskive, som har ændret sig, og det giver ny indsigt i det sorte huls opførsel og dynamik.

Billederne fra 2009-2017 viser, at tilvækstskiven omkring det sorte hul ser ud til at have drejet sig i de år, der gik forud for det store billede. 

En serie af billeder fra årene 2009 – 2017 af det sorte hul i galaksen M87. Nedenunder kan ses, hvor mange teleskoper EHT rådede over det pågældende år. (Illustration: M. Wielgus, D. Pesce & EHT-samarbejdet)

Event Horizon-teleskoperne på arbejde

Navnet Event Horizon Telescope er inspireret af det, man kan kalde det sorte huls rand, som på dansk kaldes ’begivenhedshorisonten’. Kommer man først inden for begivenhedshorisonten mistes al kontakt med resten af universet.

EHT komplekset begyndte i 2009 med bare tre teleskoper placeret på Hawaii og i det vestlige USA. Allerede dengang begyndte de første forsøg på at optage billeder af det sorte hul i M87.

Undervejs kom flere teleskoper til. Med deres fordeling over stadigt større dele af jordkloden kunne observationerne gradvist forbedres. 

eht teleskoper antal

Et overblik over, hvordan antallet af teleskoper i EHT komplekset er vokset gennem årene fra 2009 og frem til i dag. Bemærk, at vi får et teleskop i Grønland i 2018. (Illustration: M. Wielgus, D. Pesce & EHT-samarbejdet)

Og hvad er vi så?

Et hurtigt blik hen over den nye billedserie viser, at der er en tydelig bevægelse gennem årene af et lysende hvidt område af ringen omkring det sorte hul. 

Det hvide område flytter sig tilsyneladende lidt tilfældigt rundt langs ringen. Noget sker der, det er bare ikke til at få øje på nogen systematik. Men forskerne kunne få meget mere ud af opdagelsen. 

I virkeligheden kan man næsten kalde disse første billeder for en kladde eller øvelse, der gik forud for det endelige billede af det sorte hul.

Man skulle lære observationsteknikken og udvikle databehandlingen. Og i takt med, at flere instrumenter kom til, indeholdt billederne flere detaljer. 

Det førte til, at forskerne fra EHT-teamet besluttede sig for at se, hvad de kunne få ud af de gamle forsøgsbilleder med den nyeste databehandling til rådighed.

De kan fortolke den ændring over tid, som vi ser. Det sorte hul indfanger med sit stærke tyngdefelt store mængder af gas, som hvirvles ind i bane om hullet og accelereres til store hastigheder. 

Til sidst når gassen frem til begivenhedshorisonten, hvor den forsvinder for evigt i det sorte hul.

Før gassen forsvinder helt i denne spiralbevægelse, er den opvarmet til så høje temperaturer, at den udsender en stærk røntgenstråling, som vi på billederne kan følge som de mest lysende områder langs ringen.

Det er den hurtige rotation, der skaber det område, som er særligt lysende, fordi her bevæger gasserne sig hen mod os med stor fart, og dopplerforskydningen giver så det ekstra lys.

Det er dette særligt lysende område, man kan se flytte sig i perioden 2009-2017. Og netop bevægelse viser forskerne, at gasmasserne så at sige er på slingrekurs omkring det sorte hul.

m87 animation

En animeret billedserie, der viser forskellige aspekter af, hvad man har fået ud af de tidligere billeder af det sorte hul i galaksen M87. Bemærk, at animationen er langsom, så der er tid til at læse. (Animation: M. Wielgus & EHT-samarbejdet)

Skyggen fortæller

Men der var mere at hente på de gamle billeder. Det sorte område på billedet er ikke selve det sorte hul, men hvad man kan kalde skyggen af hullet.

Ud fra skyggen kan man nemlig præcist beregne diameteren af det sorte hul. Alle målinger af diameteren gav den samme værdi. 

Så her var et tegn på en stabilitet i det sorte hul.

Den målte værdi af diameteren svarer ifølge Einsteins relativitetsteori til en masse på ikke mindre end 6,5 milliarder solmasser, hvilket gør hullet til en af sværvægterne blandt sorte huller.

Med disse tidlige billeder har vi for første gang oplevet at følge, hvordan et sort hul påvirker sine omgivelser gennem en række år og lært nyt af det.

Til gengæld er det berømte billede fra 2019, hvad man kunne kalde et øjebliksbillede. Det blev optaget over bare en uge i april 2017, hvor EHT nu rådede over otte teleskoper fordelt over det meste af jordkloden. Den omfattende databehandling varede så de næste to år, før vi i 2019 kunne beundre resultatet. 

Nye teleskoper til EHT

EHT udvider hele tiden med nye teleskoper. I perioden 2018-2020 er der kommet endnu tre teleskoper til.

Det ene er endda opført i nær Thule basen i Grønland - med god udsigt til den klare arktiske himmel. 

Det betyder, at vi nu har et EHT-kompleks med 11 teleskoper - og et energisk EHT-team, der har udtalt, at de ikke hviler på laurbærrene.

greenland telescope project

En af de mange teleskoper som EHT-samarbejdet bruger er Greenland Telescope, som stod færdigt i 2018 og siden har været rettet mod M87*. (Foto: Nimesh A. Patel)

Bliver Mælkevejens sorte hul det næste mål?

Så hvad kan vi vente os i fremtiden fra EHT? 

En oplagt mulighed er et kik på Mælkevejens centrale sorte hul. Det er ganske vist en del mindre end M87’s Sorte hul. Til gengæld er afstanden til Mælkevejens centrum kun 27.000 lysår. 

Og lederen af EHT-holdet, Harvard astronomen Step Doeleman, siger da også, at M87-billedet kun er begyndelsen.

Man har faktisk allerede forsøgt sig med Mælkevejens centrale sorte hul, kaldet Sagittarius A*.  

magnetar sagittarius A

Billede af den stærke pulsar, magnetaren, tæt på Mælkevejens sorte hul Sagittarius A*. (Billede: NASA/CXC/INAF/F. Coti Zelati et al.)

De første optagelser har blot ikke været så vellykkede, at det var muligt at generere et billede ud fra dem.

En af udfordringerne har været, at bevægelser og udvikling i Sagittarius A* foregår så hurtigt - sommetider bare i løbet af en aften - at det er svært at danne et øjebliksbillede fra de mange samarbejdende teleskoper. 

Derfor er det nødvendigt at udvikle nye algoritmer, der inddrager tiden som en parameter. Det kunne måske endda føre til en hel lille film.

Men det må vi vente endnu nogen tid på.

Et andet problem er, at der ganske tæt på Sagittarius A* befinder sig en magnetar, der skygger noget for udsigten, fordi den selv udsender en kraftig stråling.

En magnetar er en pulsar med et særlig stærkt magnetfelt, der øger udstrålingen. 

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.