Astronomer afslører snart »banebrydende forskningsresultater fra vores egen Mælkevej«

For kort tid siden indløb en besked om, at der var et stort gennembrud i vente fra den astronomiske verden. Nyheden vil blive præsenteret på en pressekonference 12. maj kort efter klokken 15.

Vi behøver heldigvis ikke at gætte helt i blinde, for i pressemeddelelsen afsløres det også, at der er tale om »banebrydende forskningsresultater fra vores egen Mælkevej,« skriver Center for Astrophysics ved Harvard og Smithsonian University.

Nu er Mælkevejen jo i sig selv en stor spiralgalakse med en udstrækning på over 100.000 lysår og et stjerneindhold på op mod 400 milliarder, hvor nye stjerner hele tiden dannes i enorme stjernetåger, og gamle stjerner ender deres liv i i alt fra voldsomme supernova-eksplosioner til mere dæmpede dødsprocesser.

Så hvis ikke vi vidste bedre, kunne det være svært at gætte, hvor i Mælkevejen den varslede nyhed mon kom fra.

Heldigvis gav pressemeddelelsen indirekte et godt tip, idet det blev fremhævet, at nyheden ville blive præsenteret af organisationerne ESO og EHT, og så begynder man at tænke på sorte huller – især det sorte hul, der findes i Mælkevejens centrum.

Hvad er ESO og EHT?

ESO står for European Southern Observatory, der omfatter de europæiske observatorier på den sydlige himmelkugle.

EHT, der står for Event Horizon Telescope, er en række radioteleskoper fordelt over hele jordkloden. Betegnelsen Event Horizon, eller 'Begivenhedshorisont' på dansk, er hentet fra de sorte hullers verden, og EHT er specielt bygget til at observere sorte huller.

Begivenhedshorisonen kan opfattes som grænsen mellem det sorte hul og det omgivne rum. Er man først kommet inden for begivenhedshorisonten, er der ingen vej tilbage.

Vi kan heller ikke observere, hvad der sker inden for begivenhedshorisonten, fordi lys ikke kan undslippe et sort hul.

Men vi kan komme meget tæt på. EHT observerer stråling fra gas, som hvirvler omkring hullet og er på vej til at blive opslugt. Så det, vi ser, er altså det stærkt lysende område lige uden for begivenhedshorisonten.

For tre år siden leverede EHT det første billede af et sort hul

Det var netop EHT-komplekset, der for tre år siden, den 10. april 2019, ved en stor pressekonference kunne fremvise det første billede af et sort hul. Det skrev Videnskab.dk om i artiklen Første billede af et sort hul nogensinde: »Ligner en ring af ild«.

Der var dengang tale om det centrale sorte hul i midten af kæmpegalaksen Messier 87, der ligger 55 millioner lysår borte.

Det sorte hul i Messier 87 er med en masse på 6,5 milliarder solmasser blandt de største sorte huller, man har kendskab til.

De fleste galakser har sorte huller i deres centrale dele, og det gælder også vores egen Mælkevej. Derfor var det ikke helt overraskende, da astronomerne bag EHT efter succesen i 2019 fortalte, at deres næste mål var at levere et billede af det sorte hul i vores egen galakse.

Måske en hel filmoptagelse?

Så mon ikke det er et nærliggende bud på den afsløring, vi kan se frem til på pressekonferencen torsdag den 12. maj?

Der kan dog godt være nogle overraskelser, for det sorte hul i M87 er meget forskelligt fra vores eget og meget mindre sorte hul.

Den helt afgørende forskel er størrelsen:

Massen af det sorte hul i M87 er omkring 1.500 gange større end massen af Mælkevejens eget sorte hul. Det betyder også, at det sorte hul i M87 er meget stort, med en diameter større end vores solsystem, og det har betydning for de billeder, vi kan tage.

Vi ser jo ikke selve hullet, men strålingen fra gas, som er på vej til at blive opslugt af hullet. På grund af den enorme størrelse af hullet i M87 bevæger disse gasser sig forholdsvis langsomt i forhold til hullets størrelse, og det betyder, at hullet ikke ændrer udseende, selv over flere timer. Det gør hullet lettere at observere.

Det meget mindre sorte hul i Mælkevejen kan ligge helt inden for Merkurs bane i vores solsystem, og det betyder, at gasserne kommer tættere på selve hullet og dermed kommer til at bevæge sig hurtigere.

Hullet har derfor mulighed for at ændre udseende ret hurtigt. Det er en observationsmæssig udfordring, men åbner i princippet mulighed for en form for film. Vi får se…

Meget action omkring det sorte hul

At Mælkevejens sorte hul ikke hører til de største, betyder ikke, at det er kedeligt.

Ganske vist kommer der ikke så meget stråling fra gasserne omkring hullet, nok fordi hullet for tiden ikke opsluger så meget gas.

Men vi har gode tegn på, at hullet tidligere har været meget mere levende og slynget enorme gasmængder ud, sandsynligvis af nogle enorme jetter.

Man kan stadig observere stråling fra denne gas i de to såkaldte Fermi-bobler, som fylder enorme områder på hver sin side af Mælkevejen.

Hvis vi får et billede af Mælkevejens sorte hul at se, er det første, vi selv vil kigge efter, hvor meget det ligner det sorte hul i M87. Det vil være overordentlig interessant, om de to huller ligner hinanden, og i så tilfælde hvor stor forskellen er.

EHT-komplekset af teleskoper

Event Horizon Telescope er et globalt netværk af radioteleskoper passende fordelt over hele jordkloden. Disse teleskoper samarbejder og er koblet sammen, så de virker som et stort teleskop med en antenne, der strækker sig over hele planeten.

Derudover består projektet af to baser med supercomputere, der behandler og analyserer den enorme mængde data, der kommer fra teleskoperne. De to baser befinder sig i USA på Haystack Observatoriet i Massachusetts og i Europa på Max Planck Instituttet for Radio Astronomi i Bonn.

Da man jo ikke kan forbinde teleskoper i så store afstande med kabler eller lysledere, bruger man en helt anden teknik. Alle teleskoper er udstyret med atomure, der meget præcist registrerer, hvornår de enkelte teleskoper modtager signaler fra rummet.

Disse data lagres på harddiske, fordi der indsamles så mange data, at det ikke er muligt at sende det over internettet. De mange harddiske sendes simpelthen med fly mellem de to baser, der kombinerer og behandler målingerne.

Teleskoperne over hele kloden leder efter sorte huller

EHT-komplekset blev oprettet i 2009 - til at begynde med blot med nogle få radioteleskoper, men er siden da vokset støt til i dag, hvor godt 20 lande bidrager med teleskoper, der tilsammen dækker hele jordkloden ganske godt.

Allerede fra begyndelsen var målet at levere billeder af sorte huller. Og når det første valg faldt på Messier 87, så var det, fordi det er en stor galakse med et meget stort centralt sort hul.

Og så var der yderligere den fordel, at vi ser denne galakse direkte fra oven og derfor har frit udsyn til den centrale del, hvor det sorte hul befinder sig. Det gav gode observationsbetingelser.

De første observationer af M87 begyndte meget tidligt efter oprettelsen af EHT. Vi har senere fået en billedserie, der viser de indledende øvelser med optagelser af det sorte hul i årene 2009 til 2013.

Det pegede så frem mod de endelige observationer over flere uger i 2017, og efter en omfattende databehandling var resultatet det endelige billede, vi første gang så i april 2019.

Vi ved, de har øvet sig på Mælkevejen

Men det var ikke det eneste. Sideløbende har EHT-holdet i al stilhed undervejs øvet sig på mælkevejens sorte hul.

Så vidt vi ved, har der været nogle vanskeligheder undervejs. Vi ser ikke Mælkevejens sorte hul lige så optimalt som M87-hullet. Vi bor jo midt i Mælkevejen, og udsigten til de centrale dele er desværre skjult godt af gas og støvskyer, så det er vist ikke mærkeligt, at det har været en vanskelig opgave for EHT.

EHT har dog den fordel, at det ikke observerer i synligt lys, men i mikrobølgeområdet, som kan trænge gennem støvskyer. M87 blev observeret ved en bølgelængde på 1,3 mm, og man er ved at opgradere teleskopet, så man kommer ned på 0,87 mm, hvilket vil give skarpere billeder.

Sorte huller har vel fascineret så mange i tidens løb - både professionelle og amatørastronomer - fordi de er så mystiske objekter. Alene af den grund, at de som navnet antyder, er usynlige objekter. De kan kun afsløres på den måde, hvorpå de påvirker deres omgivelser gennem deres stærke tyngdefelter.

Det har da også taget tid, før de professionelle astronomer havde lyst til at tage begrebet til sig - måske fordi det mindede lidt for meget science fiction. Således tvivlede selv Einstein på, at de sorte huller eksisterede i virkeligheden, selv om de var en følge af hans relativitetsteori.