10. april 2019 blev det første billede af et supermassivt sort hul fanget af projektet Event Horizon Telescope, EHT.
Det sorte hul, som har fået navnet ‘Pohewi’, findes i midten af vores største nabo-galakse M87, også kaldet Virgo A, som ligger cirka 55 millioner lysår fra Jorden.
Men hvordan lykkedes det? Hvordan tog forskerne det umulige billede?
10 års arbejde med mere end 200 forskere.
8 radioteleskoper (teleskoper, der måler radiobølger) fordelt på hele kloden.
Og datamængder så store, at de ikke kunne transmitteres gennem internettet. Det var bare noget af det, der skulle til.
Få den fascinerende historie her.
Astronomien ændres for altid
I slutningen af 1960’erne introduceres teknologien Very Long Baseline Interferometry (VLBI), der ændrede astronomien for altid.
VLBI gjorde det muligt at få flere teleskoper fra hvert deres sted på Jorden til at lægge deres kræfter sammen og observere begivenheder og objekter i rummet som én enhed.
Det er denne teknologi, som vi forleden kunne høste frugten af, da EHT præsenterede verdens første billede af et sort hul.
I takt med, at VLBI udviklede sig, stod det nemlig mere og mere klart, at det på et tidspunkt ville være muligt på et tidspunkt at tage et billede af et sort hul.
LÆS OGSÅ: Sorte huller: Her er alt, du skal vide
Et teleskop på størrelse med Jorden
Man ved, at det ville kræve et helt enormt teleskop på størrelse med hele Jorden at skulle portrættere et sort hul.
Det skyldes blandt andet, at sorte huller i princippet er usynlige. De giver sig kun til kende omkring den grænsezone, som man kalder begivenhedshorisonten.
Fra begivenhedshorisonten udsendes nogle radiobølger, der minder en smule om bølgerne i en mikroovn - det vil igen sige, at man ikke ville kunne se dem med det blotte øje.
Derudover befinder de sorte huller, man kender, sig meget langt væk fra Jorden. ‘Pohewi’ er som nævnt 55 millioner lysår fra Jorden.
For at give et begreb om, hvor heftigt et udstyr det kræver at fange et billede af noget, der er så langt væk, så svarer det til at forsøge at læse en avis, der ligger på et cafébord i Paris fra en Starbucks i midten af New York.
Derfor ville man aldrig kunne tage et billede af et sort hul med ét teleskop. Gennem VLBI-metoden er det dog lykkedes forskerne at skabe et netværk af teleskoper, der tilsammen svarer til et teleskop på størrelse med Jorden.
\ Sådan bliver bølger til billeder
De radiobølger, som teleskoperne modtager fra det sorte hul i midten af M87, har en bølgelængde på cirka 1,3 millimeter.
Det er stort set samme længde som på de bølger, din mikrobølgeovn producerer.
Det betyder også, at bølgerne ikke fremstår som synligt lys for os mennesker.
Men alt efter, hvordan radiobølgerne modtages i teleskopet, kan de angive en tal-værdi.
Det tal kan så ‘oversættes’ til en farve på en farveskala og blive til et billede.
»Det er det samme, der sker, hvis vi optager noget på et infrarødt kamera. Den infrarøde data kan vi ikke se, men den oversættes ofte til et sort/hvidt billede eller en anden farveskala, som vi kan se,« forklarer Thomas Greve.
Læs mere i artiklen: Første billede af et sort hul nogensinde: »Ligner en ring af ild«
Jagten på det sorte hul indledes
Eventyret og jagten på det sorte hul begyndte for alvor for 10 år siden i 2009.
Her blev Event Horizon Telescope (EHT) projektet stiftet med det formål at fange et billede af et sort hul én gang for alle.
EHT etablerede derfor et globalt netværk af radioteleskoper, der skulle kombineres gennem VLBI-metoden. Projektet har bestået af forskellige teleskoper, og nogle af dem bruges ikke mere.
Derudover består projektet af to ‘baser’ med supercomputere, der behandler og analyserer den enorme mængde data, der kommer fra teleskoperne.
Supercomputerne er placeret henholdsvis på det amerikanske MIT Haystack Observatory i Massachusetts og på det tyske Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn.
LÆS OGSÅ: Stor afsløring onsdag: »Hvis det er et billede af et sort hul, så er det en Nobelpris«
En hær af forskere
Over 200 forskere og omkring 60 videnskabelige institutioner fra hele verden har deltaget i projektet.
De har blandt andet været med til at udvælge det sorte hul i M87-galaksen, der blev valgt af to årsager:
- Det er et af de største sorte huller, man kender, hvilket gør det nemmere at se.
- Det er hverken placeret for nordligt eller sydligt på himlen, hvilket var afgørende, så alle otte teleskoper kunne følge det på samme tid.
I april 2017 spidsede det for alvor til, og her rettede EHT de i alt 8 teleskoper mod det sorte hul i M87-galaksen, som vi nu kender som ‘Powehi’.
I flere uger optog teleskoperne, der var placeret i Chile, Spanien, Arizona og Mexico samt på Hawaii og på Sydpolen.
Barsk og udfordrende arbejde
Nu, to år efter, har man endelig samlet, kombineret og analyseret dataen fra det store arsenal af teleskoper.
Selvom det måske lyder simpelt at vende et teleskop i en særlig retning, har arbejdet været mere actionfyldt og udfordrende for nogle af astronomerne, end man lige skulle tro.
Teleskoperne optager nemlig bedst i et klima, der som regel er meget fjendtligt og hårdt for mennesker.
Observatorierne har været placeret i tørre miljøer i ekstreme højder, hvor der næsten ikke er damp i atmosfæren, da det giver de bedste forudsætninger for at observere astro-objekter så klart som muligt.
De to teleskoper i Chile, ALMA og APAX, er eksempelvis placeret omtrent 5.000 meter over havets overflade midt i Atacamaørkenen. Et barsk klima, hvor astronomerne har været nødt til at arbejde med ilttanke på ryggen, når de skulle indsamle data og bestyre teleskoperne.
LÆS OGSÅ: Quiz: Hvor meget (eller lidt) ved du egentlig om sorte huller?
Data svarer til størrelsen på en 5.000 år lang mp3-fil
Efter ugers optagelser var næste fase at få indsamlet dataen fra alle otte teleskoper og få den over på de to supercomputere.
Igen lyder det ret nemt, men det var det naturligvis ikke.
Først og fremmest skulle dataen synkroniseres, så man ved, at teleskopernes målinger har fundet sted på præcis samme tid. Synkroniseringen skete gennem atom-ure, der er så præcise, at kun taber 1 sekund hvert 10. millioner år.
Herefter skulle dataen transmitteres til computeren. Teleskoperne producerede nemlig enorme mængder data.
Hver dag producerede hvert teleskop faktisk omkring 350 terabyte data, hvilket i sidste ende løb op i 5 petabyte data.
Det svarer til størrelsen på en 5.000 år lang mp3-fil eller en samling af selfies fra 40.000 mennesker over et helt liv, og det var så meget data, at det ikke kunne transmitteres gennem internettet.
Derfor måtte forskerne hive dataen ud fra teleskoperne og fragte dem på gammeldags maner med fly til supercomputerne i Massachusetts og Bonn.
Selvom dataen blev transporteret med fly frem for over internettet, så var det alligevel verdens hurtigste data-transmission til dato.
Fra data til billede
Foran supercomputerne i Massachusetts og Bonn begyndte det store regnearbejde.
Billedet af 'Pohewi' fylder kun få hundrede hundrede kilobytes. Det betyder, at de fem petrabyte data skulle koges ned og komprimeres til noget, der var mere end en milliard gange mindre.
Det har krævet nogle meget avancerede algoritmer, som EHT har arbejdet på i mange år. Der er mange måder at gøre det på, og det kan ikke rigtig sammenlignes med at downloade et billede fra sit kamera.
Allerede i 2010 fik EHT fire hold af dataloger fra hvert sit sted i verden til at arbejde på den bedste løsning. Datalogerne fik specifikt at vide, at de ikke måtte tale sammen.
Herefter udviklede i fællesskab den bedst mulige algoritme, der kunne sammenligne, synkronisere og komprimere den indhentede data.
Ung kvindelig studerende spillede stor rolle
I denne fase spillede den kun 29-årige datalog Katie Bouman ved MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Lab en stor rolle.
Det var nemlig hende, der ledte arbejdet med at udvikle de afsluttende algoritmer, som i 2016, da Katie Bouman stadig var studerende, blev udarbejdet, og som i dag har omdannet de uendeligt store mængder data til et sammenhængende billede af et sort hul.
Congratulations to Katie Bouman to whom we owe the first photograph of a black hole ever. Not seeing her name circulate nearly enough in the press.
— Tamy Emma Pepin (@TamyEmmaPepin) April 10, 2019
Amazing work. And here’s to more women in science (getting their credit and being remembered in history) pic.twitter.com/wcPhB6E5qK
Mens Katie Boumans billede er gået viralt, og hun i flere medier er blevet udråbt som ‘hjernen bag’ algoritmerne, tager hun selv afstand fra hypen omkring sin person.
»Billedet vi så i dag (af det sorte hul, red.) er en kombination af billeder, som er blevet til gennem mange forskellige metoder. Det er ikke kun én algoritme eller ét menneske, der har skabt dette billede, det har krævet et fantastisk talent fra et hold af forskere fra hele verden,« skrev hun ydmygt på sin personlige Facebook-profil 10. april.
Bedre billeder er på vej
Hvis du er bekymret for, om det hele bare var en engangsforestilling, så kan vi trøste med, at der er nyere og endnu skarpere billeder på vej.
»Billedet her er taget i april 2017, men der blev også taget billeder sidste år af Sagittarius A*, det sorte hul i vores egen galakse, og nye billeder af M87, så vi kan godt forvente os nye billeder i endnu højere opløsning indenfor et halvt til et helt år,« fortalte Marianne Vestergaard, der er lektor i astrofysik ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, til Videnskab.dk under et pressemøde på DTU, hvor det sorte hul blev præsenteret.
Desuden blev et nyt teleskop sidste år taget i brug i Grønland.
»Vi kan få bedre opløsning med flere teleskoper. Med dem kan vi så se, hvordan gassen bevæger sig rundt om hullet. Vi vil kunne se de sorte huller i flere detaljer, og hvordan materialet omkring opfører sig,« tilføjede hun.
LÆS OGSÅ: Helt ufatteligt tal: Forskere beregner antallet af sorte huller i universet
LÆS OGSÅ: Hvad gør vi, hvis en komet har kurs mod Jorden?
LÆS OGSÅ: Hvor stort er universet?
