Logga in på Dagens Nyheter

Här kan du som DN-kund logga in för obegränsad läsning av DN.se, e-DN och DN.Prio.

Med ett gratiskonto kan du följa skribenter och ämnen samt spara artiklar.

Vetenskap

Foto av skuggan ska ge svar om svarta hål

Så här skulle ett svart hål kunna se ut.
Så här skulle ett svart hål kunna se ut. Foto: Hotaka Shiokawa, the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (USA)

Åtta teleskop på fyra kontinenter och Hawaii samarbetade under fem nätter för att ta det första fotot någonsin av det svarta hålet i Vintergatans mitt.

– Vi försöker ta en bild av något som naturen gör sitt yttersta för att hindra oss från att se, säger Shep Doeleman.

Han är astronom vid Harvarduniversitetet i Boston, och leder Event horizon, ett samarbete mellan fler än 30 universitet och forskningsinstitut. Under fem nätter i april riktade de in åtta radioteleskop i Nord- och Sydamerika, Europa, Hawaii och Antarktis mot mitten av Vintergatan.

– Vi vill se ett svart hål, som har det ultimata sättet att dölja sig: det intensiva gravitationsfältet, som skapas av den kollapsade materian, säger Shep Doeleman.

Namnet Event horizon betyder händelsehorisont, alltså gränsen runt ett svart hål. Allt som passerar händelsehorisonten kommer att falla ned och aldrig återvända.

– Det är i sanning en enkelriktad utgång ut ur vår existens, säger Shep Doeleman.

Ett svart hål har så stark dragningskraft att inte ens ljuset kan lämna det. Därför går det aldrig att se händelsehorisonten eller det som finns innanför den.

Men det är möjligt att se området alldeles utanför, som astronomerna kallar det svarta hålets skugga.

– Om den osynlige mannen har på sig kläder. Ser du honom då? Nej, men du kan se hans form. Eller tänk dig att du stänker färg på honom. Då ser du honom nästan. Men egentligen går det aldrig att riktigt se den osynlige mannen, säger Shep Doeleman.

Skuggan är inte mörk.

– Paradoxen är att svarta hål är några av de starkast lysande objekten på himlen. Det är så mycket som är bakvänt med dem, säger Shep Doeleman.

Svarta hål kladdar väldigt mycket med maten när de slukar materian omkring sig.

– Jag brukar jämföra med att sätta en tallrik mat framför en bebis. En del av maten kommer kanske in i barnets mun, men det mesta hamnar på väggarna. Det är precis vad som händer med de svarta hålen. Det drar till sig massor av materia, men de måste tvinga in alltihop i ett extremt litet område, säger Shep Doeleman.

Dessutom böjer de hela rumtiden omkring sig.

– Gravitationen runt ett svart hål är så stark att vi får verkligt märkliga fenomen, där gravitationen fungerar som en lins. Det går inte att gömma sig bakom ett svart hål. Ljuset från dig kommer att böjas över hålet, till alla som finns på andra sidan, säger Shep Doeleman.

Allt vi vet om svarta hål kommer från den allmänna relativitetsteorin, som Albert Einstein formulerade för mer än 100 år sedan. Med Event horizon är det för första gången möjligt att undersöka ett på nära håll och ta en bild av skuggan av det svarta hålet Sagittarius A* i Vintergatans mitt. Hålet ligger 26 000 ljusår ifrån oss, och väger fyra miljoner gånger mer än solen. Men händelsehorisonten har en radie som bara är ungefär hälften så lång som avståndet mellan solen och planeten Merkurius.

– Att se hålets skugga motsvarar att kunna se en grapefrukt på månen. För att urskilja hur ljusets böjs och hur materia kretsar kring det svarta hålet måste vi ta en ögonblicksbild med ultrahög upplösning av rumtiden alldeles vid hålets gräns. Hittills har det varit omöjligt, säger Shep Doeleman.

Astronomerna behöver teleskop med riktigt stora speglar för att få hög upplösning. De åtta teleskopen bildar tillsammans en spegel som är lika stor som jorden.

– Man kan tänka sig vart och ett av de åtta teleskopen som en liten blank fläck. När jorden snurrar dras fläckarna ut till en glänsande spindelväv som långsamt blir till en spegel av jordens storlek. När vi kombinerar alla observationerna kommer vi att få en upplösning som är 2 000 gånger högre än Hubbleteleskopets, säger Shep Doeleman.

Att se hålets skugga motsvarar att kunna se en grapefrukt på månen.

Det viktigaste teleskopet i Event horizon är Alma i Atacamaöknen i Chile.

– När Alma kom med fick vi i ett enda slag nästan tio gånger högre upplösning, säger Shep Doeleman.

Almateleskopet är egentligen inte konstruerat för denna typ av observationer.

– Det skulle bli väldigt dyrt och ta lång tid att bygga om Alma. Men jag hittade ett sätt att anpassa teleskopet bara med hjälp av mjukvara. Det blev mycket snabbare och enormt mycket billigare, säger Iván Martí-Vidal, astronom vid Onsala rymdobservatorium som hör till Chalmers tekniska högskola i Göteborg.

Nu skeppas hårddiskarna med observationerna från teleskopen till Event horizons två superdatorer, vid Massachusetts institute of technology, MIT, i Boston i USA och Max Planck-institutet för radioastronomi i Bonn i Tyskland.

– Besvärligast är att hämta hårddisken från teleskopet vid Sydpolen, säger Iván Martí-Vidal.

Datorerna ska kombinera alltihop till en bild av det svarta hålets skugga.

– Det kommer att ta flera månader, kanske till och med mer än ett år. Men det jag har sett av observationerna från Alma ser bra ut, säger Iván Martí-Vidal.

Svarta hål fängslar många fler än astronomer, menar Shep Doeleman.

– Jag ser svarta hål som en mötesplats för astronomer, fysiker, matematiker och även filosofer. Vanliga människor är ju också fascinerade av dem. De är rymdens ultimata monster – det enda stället i universum där relativitetsteorin bryter samman för att gravitationen är så stark, säger han.

Det är viktigt att äntligen få se hur ett svart hål verkligen ser ut.

– Nu får vi möjlighet att testa Einsteins teori i det bästa laboratoriet, säger Shep Doeleman.

Roterande svarta hål fungerar också som maskiner som omvandlar materia till energi, mer än tio gånger effektivare än en atombomb. När gas och laddade partiklar faller in mot det svarta hålet hettas gasen upp och samlas i en roterande och starkt lysande skiva innan den antingen sugs in i hålet eller slungas i väg i två strålar som kan tränga igenom en hel galax, hundratusentals ljusår ut i rymden.

– Om du tappar ett äpple i marken så hör du en duns, och äpplet blir skadat. Så en del av äpplets energi har gått åt till att deformera äpplet och producera ett ljud. Men om äpplet faller mot ett svart hål finns det ingen yta. Det bara fortsätter att falla tills det nästan når ljushastigheten. Med all denna materia som brakar ihop frigörs enorma mängder energi, säger Shep Doeleman.

Astronomerna i projektet är trötta efter arbetet med observationerna men också förväntansfulla över vad bilderna kan visa.

– Vi vet inte vad vi kommer att se. Men det är alltid en dålig idé att sätta pengar på att Einstein hade fel, säger Shep Doeleman.

Om Event horizon har fungerat som avsett kommer vi att få veta mycket mer om svarta hål.

– Jag förväntar mig också många nya frågor. Vi blir aldrig klara, säger Shep Doeleman.

 

Fakta. Event horizon

Under fem nätter mellan 5 och 14 april tog åtta radioteleskop bilder av det svarta hålet Sagittarius A* i Vintergatans mitt.

Teleskopen:

Alma och Atacama pathfinder experiment i Chile.

Large millimeter Telescope i Mexico.

Submillimeter telescope i Arizona, USA.

Submillimeter array och James Clerk Maxwell telescope på Hawaii.

IRAM, ett 30-metersteleskop på berget Pico Veleta i Sierra Nevada i Spanien.

South pole telescope på Antarktis.

Källa: Event horizon

Så här jobbar DN med kvalitetsjournalistik: uppgifter som publiceras ska vara sanna och relevanta. Rykten räcker inte. Vi strävar efter förstahandskällor och att vara på plats där det händer. Trovärdighet och opartiskhet är centrala värden för vår nyhetsjournalistik. Läs mer här.