Kính thiên văn Event Horizon, một mảng gồm 8 kính viễn vọng vô tuyến trên mặt đất được tạo ra thông qua sự hợp tác quốc tế, đã chụp được hình ảnh này về lỗ đen siêu lớn và bóng của nó nằm ở trung tâm của thiên hà M87.
(Ảnh: © Cộng tác EHT)
Các Kính viễn vọng chân trời dự án không nghỉ ngơi trên vòng nguyệt quế của nó.
Vào tháng 4 năm 2019, sự hợp tác EHT đã tiết lộ hình ảnh đầu tiên của một lỗ đen, trong đó bắt được con khỉ khổng lồ ở trung tâm của thiên hà M87. Dự án đã hoạt động được thời điểm đó trong hai thập kỷ, nhưng việc công bố không đánh dấu cao trào hay đỉnh điểm. Thay vào đó, đó là một bước ngoặt, việc mở một cửa sổ vào những khám phá thậm chí còn thú vị hơn sắp tới, các thành viên trong nhóm cho biết.
"Chúng tôi sẽ nhìn lại 20 năm kể từ bây giờ - bạn biết đấy, tất cả chúng tôi sẽ uống đồ uống ô ở đâu đó - và tôi nghĩ rằng chúng tôi sẽ nhận ra hình ảnh M87 chỉ là sự khởi đầu", Giám đốc sáng lập EHT, ông Shep Doeleman, một Nhà thiên văn học tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) ở Massachusetts, nói với các phóng viên vào ngày 10 tháng 4 trong một sự kiện webcast kỷ niệm một năm ngày ra mắt của bức ảnh.
"Nó thực sự sẽ chỉ là khởi đầu," Doeleman nói thêm. "Tôi nghĩ rằng khám phá sẽ tiếp tục phát triển."
Tham vọng lỗ đen lớn
Khoảnh khắc lớn tiếp theo có thể liên quan đến siêu đại chúng của dải ngân hà của chúng ta hố đen, được gọi là Sagittarius A *, hay viết tắt là Sgr A *. Nhóm EHT đã quan sát Sgr A * nhưng chưa thể tạo ra hình ảnh từ dữ liệu.
Chụp ảnh lỗ đen có liên quan nhiều hơn là chỉ chụp và chụp. EHT kết hợp dữ liệu từ tám kính viễn vọng vô tuyến trên khắp thế giới, được liên kết để tạo thành một megascope ảo có kích thước của Trái đất. Nhóm nghiên cứu nghĩ ra các thuật toán để hiểu được tất cả thông tin này, tích hợp nó để tạo ra một hình ảnh mô tả lỗ đen chân trời sự kiện - "điểm không thể quay lại" mà không có gì, thậm chí không ánh sáng, có thể thoát ra. (Không thể chụp ảnh nội thất của lỗ đen, trừ khi bạn tự mình ở đó, điều này không được khuyến khích.)
Công việc như vậy là khó khăn và tốn thời gian; ví dụ: dữ liệu M87 kích hoạt hình ảnh của năm ngoái đã được thu thập vào năm 2017. Và Sgr A * vẫn là mục tiêu khó khăn hơn, mặc dù nó gần với chúng ta hơn (26.000 năm ánh sáng so với 55 triệu năm ánh sáng đối với M87). Sgr A * là một hố đen siêu lớn tương đối nhẹ, chứa khối lượng "chỉ" 4,3 triệu mặt trời, và do đó hoạt động với thời gian ngắn hơn con quái vật M87 6,5 tỷ khối lượng mặt trời.
"Một trong những thách thức đối với Nhân Mã A * là nó phát triển quá nhanh trong suốt một buổi tối", Doeleman nói. "Vì vậy, chúng tôi đang phát triển các thuật toán mới có thể giải quyết cụ thể điều đó, để thêm một biến đổi thời gian cho mô hình. Điều đó chỉ mất nhiều thời gian hơn."
Thêm Sgr A * vào album ảnh là ưu tiên cao đối với các thành viên nhóm EHT, một phần vì họ muốn nhìn vào một đối tượng quá khác so với Lỗ đen siêu lớn của M87. Nhưng tham vọng của dự án không kết thúc ở đó. Sự hợp tác có kế hoạch tăng gấp đôi số lượng kính thiên văn EHT cấu thành, tạo ra một "EHT thế hệ tiếp theo" sẽ đẩy khám phá lên một tầm cao mới.
Do đó, megascope được sửa đổi "sẽ cho chúng ta những góc nhìn sắc nét hơn và cho phép chúng ta làm những bộ phim đầu tiên về hố đen", Doeleman nói.
EHT thế hệ tiếp theo sẽ mang lại nhiều lỗ đen hơn nữa cho các nhà nghiên cứu. Và nó thậm chí có thể cho phép nhóm nghiên cứu phóng to "vòng photon" của một lỗ đen, một cấu trúc kỳ quái dường như chứa một chuỗi các chuỗi con vô hạn, chứa đầy thông tin. Các quan sát chuyên sâu như vậy sẽ "cho phép các bài kiểm tra siêu nhỏ về lý thuyết của Einstein và thậm chí trích xuất spin", Doeleman nói.
Đó thực sự là một vấn đề lớn. "Các lỗ đen siêu khối là các vật thể nguyên tố chỉ được mô tả bằng kích thước và vòng quay của chúng", Michael Johnson, thành viên nhóm EHT, cũng thuộc CfA, cho biết trong sự kiện ngày 10 tháng 4. Các quan sát EHT đã cho phép các nhà khoa học đóng đinh hàng loạt, do đó, việc quay vòng cũng sẽ cho phép các nhà khoa học thực sự có được hàng hóa trên những con quái vật ngấu nghiến ánh sáng này.
EHT thế hệ tiếp theo cũng sẽ cung cấp các lợi ích khác, Doeleman và Johnson nói. Ví dụ, quan hệ đối tác được nâng cấp sẽ cho phép cộng tác hiểu rõ hơn nhiều về máy bay phản lực lỗ đen, chùm hạt mà những người khổng lồ bắn ra với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.
Sự hợp tác này đã được bảo đảm tài trợ từ Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ để đưa bóng vào EHT thế hệ tiếp theo. Mục tiêu là để có được một thiết kế cuối cùng trong vòng ba hoặc bốn năm và có mọi thứ hoạt động trước khi kết thúc thập kỷ, Doeleman nói. (Nhân tiện, các món ăn mới không phải là cách duy nhất để tăng EHT. Nhân tiện, độ phân giải cũng có thể được cải thiện bằng cách quan sát các mục tiêu ở nhiều tần số điện từ, Doeleman và Johnson nói.)
EHT có thể nhận được một sự gia tăng khác sau đó. Mở rộng phạm vi của megascope ra ngoài vũ trụ sẽ giúp tăng đáng kể sức mạnh giải quyết của nó và nhóm nghiên cứu đang tìm cách để làm điều đó. Sự hợp tác này đang điều tra khả năng kết hợp các tài sản không gian đã tồn tại cũng như gắn các nhiệm vụ mới, chuyên dụng, Johnson nói.
Thêm thậm chí một công cụ duy nhất trong quỹ đạo địa tĩnh, hơn 22.000 dặm (35.400 km) trên hành tinh chúng ta, sẽ tạo sự khác biệt. "Và sau đó, chắc chắn, một khi bạn nhận ra mặt trăng - đó là nơi tôi nghĩ rằng chúng ta sẽ thực sự nhìn vào khoa học hoàn toàn mới, "Johnson nói với Space.com vào tháng trước, khi nhóm EHT tuyên bố kết quả vòng photon của nó. (Khoảng cách Đó sẽ là khoảng 10 lần xa hơn; mặt trăng là trung bình 238.855 dặm, hoặc 384.400 km, cách trái đất.)
Một vết sưng trên đường
Đại dịch coronavirus đã khiến con đường hướng tới những khám phá EHT trong tương lai trở nên gập ghềnh hơn so với thông thường: Dự án Chiến dịch quan sát năm 2020 đã bị đình chỉ bởi vì một số phạm vi tham gia ngừng hoạt động vì lý do sức khỏe và an toàn. (Dự án thu thập dữ liệu chỉ một lần mỗi năm, trong một cửa sổ vào tháng 3 và tháng 4 khi thời tiết có xu hướng tốt ở tất cả các địa điểm quan sát rộng rãi của nó.)
Việc hủy bỏ là động thái đúng đắn, Doeleman nói. Nhưng điều đó thật "đau lòng", ông nói thêm, đặc biệt là vì những quan sát trong năm nay sẽ bao gồm những đóng góp lần đầu tiên từ các nhạc cụ ở Greenland, Arizona và Alps của Pháp. Vì vậy, chiến dịch năm 2020 sẽ có một EHT 11 phạm vi mở rộng, mạnh mẽ hơn.
Nhưng nhóm vẫn có thể thực hiện nhiều phân tích dữ liệu và bắt đầu đặt nền tảng cho các quan sát trong năm tới, Doeleman nhấn mạnh. Vì vậy, tinh thần trong số các nhà nghiên cứu là xa bị phá vỡ.
"Trên toàn bộ sự hợp tác bây giờ, không có một giai điệu tuyệt vọng; tôi nghĩ chúng ta hợp nhất bởi sự đau khổ", Johnson nói.
"Giải pháp lỗ đen được Karl Schwarzschild rút ra từ các chiến hào trong Thế chiến I," ông nói, đề cập đến nhà vật lý người Đức đã đưa ra giải pháp chính xác đầu tiên cho Phương trình tương đối tổng quát của Einstein. "Vì vậy, khoa học vẫn tiếp tục, và tôi nghĩ rằng nó có một vai trò quan trọng ngay cả giữa những thách thức này."
- Lỗ đen khổng lồ này đang quay với tốc độ bằng một nửa tốc độ ánh sáng!
- Nhóm Kính viễn vọng Sự kiện Horizon giành Giải thưởng đột phá trị giá 3 triệu đô la cho hình ảnh hố đen hoành tráng
- 8 bí ẩn thiên văn học
