Pada bulan April 2019, sejarah kolaborasi Event Horizon Telescope melakar sejarah ketika mengeluarkan gambar pertama lubang hitam yang pernah diambil. Pencapaian ini berpuluh-puluh tahun dalam pembuatan dan mencetuskan sarkas media antarabangsa. Gambar itu adalah hasil teknik yang dikenali sebagai interferometri, di mana pengamatan di seluruh dunia menggabungkan cahaya dari teleskop mereka untuk membuat gambar komposit.
Gambar ini menunjukkan apa yang telah lama diramalkan oleh ahli astrofizik, bahawa lenturan graviti yang melampau menyebabkan foton jatuh di sekitar cakrawala peristiwa, menyumbang kepada cincin terang yang mengelilinginya. Minggu lalu, pada 18 Mac, sekumpulan penyelidik dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mengumumkan penyelidikan baru yang menunjukkan bagaimana gambar lubang hitam dapat mendedahkan substruktur yang rumit di dalamnya.
Kajian yang menggambarkan penemuan mereka, bertajuk "Tanda tangan interferometrik universal cincin foton lubang hitam," baru-baru ini muncul dalam jurnal Kemajuan Sains. Pasukan ini diketuai oleh Michael Johnson, ahli astrofizik dengan CfA, dan mendorong anggota dari Harvard's Black Hole Initiative (BHI), Makmal Nasional Los Alamos, Princeton Center for Theoretical Science, dan beberapa universiti.
Seperti yang dijelaskan oleh Johnson dalam siaran akhbar CfA baru-baru ini:
"Gambar lubang hitam sebenarnya mengandungi rangkaian cincin bersarang. Setiap cincin berturut-turut mempunyai diameter yang sama tetapi menjadi semakin tajam kerana cahayanya mengorbit lubang hitam berkali-kali sebelum mencapai pemerhati. Dengan gambar EHT semasa, kami melihat sekilas kerumitan penuh yang seharusnya muncul dalam imej lubang hitam mana pun. "
Seperti yang diberitahu oleh undang-undang Relativiti Umum, medan graviti mengubah kelengkungan ruang masa. Sekiranya terdapat lubang hitam, kesannya sangat melampau dan menyebabkan cahaya (foton) meresap di sekitarnya. Foton-foton ini memberi bayangan pada cincin terang gas dan debu yang masuk yang dipercepat ke kelajuan relativistik oleh graviti lubang hitam.
Di sekitar kawasan bayangan ini terdapat "cincin foton" yang dihasilkan dari foton yang tertumpu oleh graviti kuat di dekat lubang hitam. Lingkaran ini dapat memberitahu banyak ahli astronomi mengenai lubang hitam kerana ukuran dan bentuknya memperlihatkan jisim dan putaran (alias "putaran") lubang hitam. Kerana gambar EHT, penyelidik lubang hitam kini mempunyai alat untuk mengkaji lubang hitam.
Sejak tahun 1950-an, para astronom telah mempelajari banyak perkara tentang mereka dengan mengkaji kesannya terhadap persekitaran mereka. Dengan kata lain, kajian mengenai lubang hitam secara tidak langsung dan bersifat teori. Tetapi dengan kemampuan mengambil gambar objek cakerawala ini, para astronom akhirnya dapat mempelajarinya secara langsung dan mengumpulkan data sebenar.
George Wong, seorang pelajar siswazah fizik di University of Illinois di Urbana-Champaign, bertanggungjawab untuk mengembangkan perisian untuk menghasilkan gambar lubang hitam yang disimulasikan. Perisian ini membolehkan gambar yang mempunyai resolusi paling tinggi sehingga kini dapat dikira dan membolehkan pasukan mereka menguraikannya ke dalam siri sub-gambar yang diramalkan. Seperti yang ditunjukkan oleh Wong:
"Menyatukan pakar dari berbagai bidang memungkinkan kami untuk benar-benar menghubungkan pemahaman teoritis mengenai cincin foton dengan yang mungkin dengan pemerhatian. Apa yang dimulakan sebagai pengiraan pensil dan kertas klasik mendorong kami mendorong simulasi kami ke had baru. "
Namun, yang sangat mengejutkan para penyelidik adalah bagaimana substruktur yang diungkapkan oleh gambar lubang hitam menciptakan peluang baru untuk penyelidikan. Walaupun subrings yang mereka ungkapkan biasanya tidak dapat dilihat dengan mata kasar pada gambar, mereka menghasilkan isyarat yang sangat jelas ketika diperhatikan oleh tatasusunan teleskop menggunakan interferometri.
Ini menunjukkan ahli astronomi dengan cara yang agak mudah untuk memperluas kerja yang dilakukan oleh kerjasama EHT setakat ini. "Walaupun merakam gambar lubang hitam biasanya memerlukan banyak teleskop yang diedarkan, subringsnya sesuai untuk dipelajari dengan hanya menggunakan dua teleskop yang berjauhan," kata Johnson. "Menambah satu teleskop ruang angkasa ke EHT sudah cukup."
Bidang astronomi dan astrofizik telah mengalami banyak revolusi dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Antara pemerhatian pertama objek interstellar, pengesahan gelombang graviti, dan pemerhatian langsung pertama lubang hitam. Yang pertama ini membolehkan penyelidikan yang menjanjikan untuk membuka sejumlah misteri abadi mengenai kosmos.
Penyelidikan pasukan dimungkinkan sebahagiannya oleh geran yang dikeluarkan oleh NASA, Yayasan Sains Nasional (NSF), Jabatan Tenaga (DoE), dan pelbagai asas saintifik dan penyelidikan.
