Bilder eines Schwarzen Lochs und die Rolle der wissenschaftlichen Zusammenarbeit

Ich habe eine zehnjährige Liebesbeziehung mit Schwarzen Löchern. Dies sind einige der mysteriösesten Objekte in der Galaxie - wir können sie tatsächlich nicht sehen, da sie kein Licht aussenden oder reflektieren. Daher untersuchen wir sie, indem wir ihren Einfluss auf das Material um sie herum untersuchen. Aber was genau sind sie und wie funktionieren sie? Wir waren uns jahrelang nicht sicher, ob es in der Mitte der meisten Galaxien schwarze Löcher gab oder ob es sich nur um eine Menge Sterne handelte, die einen großen Einfluss auf die Gravitation ausübten. Und doch gelang es den Wissenschaftlern erst vor wenigen Wochen, den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs in der als M87 bekannten Galaxie abzubilden. Einige vergleichen es damit, ein Bild von einer Orange auf dem Mond von hier auf der Erde zu machen. Wenn wir uns vorher nicht sicher waren, ob diese Objekte existieren, dann sind wir es jetzt.

Gutschrift: Event Horizon Telescope Collabortation

Das erzeugte Bild war nicht das Schwarze Loch selbst, sondern der Schatten, den es auf das Material (Gas, Staub usw.) direkt neben dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs wirft. Der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ist der Punkt, an dem die Schwerkraft des Schwarzen Lochs so stark wird, dass nur etwas, das sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt (und wir glauben nicht ernsthaft, dass solche Partikel in aktuellen Theorien existieren), entweichen kann. Daher können wir keinen Teil des Schwarzen Lochs sehen, der kleiner als der Ereignishorizont ist. Was ist darüber hinaus? Schwarze Löcher sind verrückte Schwerkraftquellen, daher ist der Mittelpunkt eines Schwarzen Lochs tatsächlich ein Punkt unendlicher Schwerkraft - manchmal ist Wahrheit wirklich seltsamer als Fiktion. Schwarze Löcher sind diese seltsamen und komplizierten Phänomene - als sie das erste Mal als Folge von Einsteins Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie auftauchten, bemerkte Einstein, dass er nicht glaubte, dass sie tatsächlich existieren könnten, obwohl sie mathematisch erlaubt waren. Wer hätte gedacht, dass wir eines Tages ein Bild von einem in einer anderen Galaxie schaffen würden?

Für mich als Wissenschaftler war eines der erstaunlichsten Dinge an dieser Entdeckung der schiere Aufwand, der damit verbunden war. Über zweihundert Wissenschaftler sind an der Arbeit des Event Horizon Telescope beteiligt, der Zusammenarbeit, die diese Beobachtung gemacht hat. Normalerweise beobachten wir unsere Ziele mit einem einzigen Teleskop, aber dieses Bild erforderte eine solche Präzision, dass die Daten von 8 verschiedenen Teleskopen benötigt wurden !! Die Astronomen reisten also zu allen acht Teleskopen (von denen sich eines am Südpol befindet) und warteten, bis das Wetter an allen Standorten gut genug war, um gleichzeitig beobachten zu können. Daher musste das Wetter in Spanien, auf der Antarktis und in Chile (sowie an den anderen Standorten) gleichzeitig gut sein, damit diese Beobachtung durchgeführt werden konnte. Dann werden so viele Daten gesammelt, die anscheinend einer Lebensdauer von Selfies von 40 000 Menschen entsprechen, dass jeder Astronom, anstatt sie über das Internet an einen Ort zu senden, um sie zu analysieren, eine physische Festplatte mit den Daten zurück zu fliegen einzelner Standort. Schließlich ließ das Event Horizon Telescope mehrere Gruppen von Wissenschaftlern ihre Algorithmen ausführen, um ein individuelles Bild des Ereignishorizonts zu erstellen, damit sie überprüfen konnten, ob diese übereinstimmten. Auf diese Weise konnte ein Team kein falsches positives Ergebnis erzielen und die Ergebnisse aller anderen Teams beeinflussen. Es ist, als würden Sie Ihren Freunden sagen, dass eine Wolke wie eine Ente aussieht, und selbst wenn ich dachte, dass sie jetzt wie ein Kaninchen aussieht, ist alles, was ich sehen kann, eine Ente. Am Ende ist das endgültige Bild eine der größten wissenschaftlichen Errungenschaften dieses Jahrzehnts, wenn nicht sogar noch länger. Es sieht fast so aus, als würden wir erwarten, dass einige Wissenschaftler den Spielraum zwischen unseren Vorhersagen und dem erzeugten Bild betrachten, um Platz für Beweise für zuvor unentdeckte Physik zu schaffen.

Ich denke, dies ist auch ein weiterer Beweis dafür, dass die Astronomie wirklich zu einem globalen Unternehmen geworden ist. Ich war Teil einer großen weltweiten Zusammenarbeit, die es uns ermöglicht, absolut unglaubliche wissenschaftliche Arbeiten wie den Sloan Digital Sky Survey durchzuführen. Da wir weiterhin die Grenzen des Möglichen verschieben, müssen wir uns weiterhin zusammenschließen, um unsere wissenschaftlichen Ziele zu erreichen. Große Ideen erfordern große Zusammenarbeit. Während einige unserer Theorien sicherlich von einem einzigen Genie stammen, das einen Block Papier und einen Stift verwendet, wird die zunehmende Komplexität der Fragen, die wir zu beantworten versuchen, und der Daten, die wir sammeln, dazu führen, dass dies immer unwahrscheinlicher wird. Etwas so Raffiniertes wie den Large Hadron Collider zu bauen oder eine Beobachtungskampagne zu entwerfen, die fast alle drei Tage den gesamten Himmel abbildet, wie das Large Synoptic Survey Telescope, ist kein Ein-Personen-Job oder ein Zehn-Personen-Job. Es wird enorme Kollaborationen erfordern und die nächste Generation von Astronomen muss bereit sein, kollaborative Arbeiter zu sein. Dies erfordert möglicherweise neue Modelle in der akademischen Welt - die Einstellung von Bergen graduierter Studenten, um die Arbeit zu erledigen, und die anschließende Erlaubnis, das Feld zu verlassen, weil ihre Vollzeitbeschäftigung nicht ausreicht, scheint im besten Fall weniger ideal und im schlimmsten Fall ausbeuterisch zu sein, aber ich habe keinen Zweifel an unserem Beruf ist der aufgabe gewachsen.