Karya saintis yang panjang dan sukar dilakukan oleh para saintis di seluruh dunia telah menghasilkan gambaran langsung pertama cakrawala peristiwa lubang hitam, raksasa supermasif yang disebut M87.
Imej ini mengesahkan banyak idea kami mengenai lubang hitam.
Tetapi sains tidak berhenti ketika fotografi muncul. Para saintis telah melakukan pengiraan berdasarkan apa yang mereka pelajari mengenai M87 yang digabungkan dengan relativiti umum untuk meramalkan lebih jauh bagaimana suatu hari kita akan melihat objek-objek ini secara terperinci.
Lubang hitam sangat kuat secara graviti. Mereka tidak hanya begitu besar sehingga bahkan kecepatan cahaya terlalu lambat untuk menghindari tarikan gravitasi, mereka juga membengkokkan jalur cahaya di sekitar mereka, di luar cakrawala peristiwa.
Sekiranya foton yang lewat terlalu dekat, ia akan berada di orbit di sekitar lubang hitam. Ini mencipta apa yang disebut sebagai 'cincin fotonik' atau 'sfera foton', cincin cahaya sempurna yang diramalkan akan mengelilingi lubang hitam di sepanjang tepi dalam cakera penambahan, tetapi di luar cakrawala peristiwa.
Ia juga dikenali sebagai orbit dalaman yang paling stabil dan anda dapat melihatnya dalam gambar di bawah, yang dibuat oleh ahli astrofizik Jean-Pierre Luminet pada tahun 1978.
(Jean-Pierre Luminet)
Model persekitaran lubang hitam menunjukkan bahawa cincin fotonik harus membuat substruktur kompleks yang terdiri daripada cincin cahaya yang tidak berkesudahan – sedikit seperti kesan yang anda lihat pada cermin yang tidak berkesudahan.
“Imej lubang hitam sebenarnya mengandungi rangkaian cincin bersarang,” jelas ahli astrofizik, Michael Johnson dari Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian.
“Setiap cincin berturut-turut mempunyai diameter yang hampir sama, tetapi menjadi semakin” tajam “kerana cahayanya berputar di sekitar lubang hitam beberapa kali sebelum mencapai pemerhati.”
(Teleskop Horizon Acara)
Dalam foto pertama M87 yang bersejarah ini (di atas), kita melihat cakera penambahan – sekeping emas-oren yang bercahaya. Bahagian hitam di tengahnya adalah bayangan lubang hitam. Kami sebenarnya tidak dapat melihat bola foton kerana resolusi tidak cukup tinggi untuk membuatnya keluar, tetapi mesti diposisikan di sepanjang tepi bayang-bayang lubang hitam.
Sekiranya kita dapat melihatnya, maka cincin ini akan memberitahu kita perkara-perkara yang sangat penting mengenai lubang hitam. Ukuran cincin boleh memberitahu kita jisim, ukuran dan kelajuan lubang hitam. Kami dapat mengenalinya dari cakera penambahan, tetapi cincin foton akan membolehkan kami mengehadkan data untuk pengukuran yang lebih tepat.
“Setiap cincin terdiri dari foton, lensa ke layar pemerhati setelah mereka dikumpulkan oleh cangkang fotonik dari mana saja di alam semesta,” tulis para penyelidik dalam makalah mereka.
Oleh itu, dalam persekitaran yang ideal tanpa penyerapan, setiap cincin mengandungi gambaran yang tersimpang secara eksponensial dari seluruh alam semesta, dengan setiap cincin berikutnya menangkap alam semesta yang dapat dilihat. Bersama-sama, set ini mirip dengan rakaman filem, yang menangkap sejarah alam semesta yang dapat dilihat seperti yang dilihat dari lubang hitam. '
Oleh itu Johnson dan pasukannya menggunakan simulasi untuk menentukan sama ada cincin foton dapat dikesan dalam pemerhatian masa depan. Mereka mendapati ia dapat dilakukan, walaupun tidak mudah.
Tembakan M87 adalah prestasi kepintaran dan kerjasama. Teleskop di seluruh dunia telah bekerjasama untuk membuat interferometer asas yang sangat panjang yang disebut teleskop cakrawala peristiwa, di mana jarak dan perbezaan temporal yang tepat antara teleskop dalam array dapat dihitung untuk melekatkan pengamatan mereka bersama-sama. Ini – dalam istilah yang sangat sederhana – seperti mempunyai satu teleskop seukuran Bumi.
“Apa yang benar-benar mengejutkan kami adalah bahawa cincin bersarang hampir tidak dapat dilihat oleh mata kasar dalam gambar – walaupun dalam gambar yang sempurna – tetapi ia adalah isyarat yang kuat dan jelas untuk tatasusunan teleskop yang disebut interferometer,” kata Johnson.
Kajian itu diterbitkan dalam jurnal Science Advances.
Sumber: Foto: Foton mengorbit lubang hitam. (Nicole R. Fuller / NSF)
