Hej på er,

Som ni säkert har plockat upp någon stans är imorgon dagen då vi för första gången i världshistorien får se en bild av ett svart hål. Vi kommer bland annat kunna använda de här bilderna (som tagits av Event Horizon Telescope, EHT) till att kontrollera om Einsteins allmänna relativitetsteori faktiskt beskriver vad som händer runt ett svart hål! Jag tänkte här förklara hur forskare tror att bilden kommer se ut.

Okej, så ett svart hål är kort sagt ett objekt med en sådan massa och radie (Schwarzschildradie) att flykthastigheten är högre än ljushastigheten. Eftersom det är omöjligt för något att färdas så snabbt kommer inget, inte ens ljus kunna lämna objektet, och därav för oss se ut som ett svart hål mitt i rymdens annars ganska färgglada materiesammansättning. Vi kan inte ta en bild av hålet självt, men för svarta hål i till exempel galaxer, som det i vår vintergata, finns så mycket färgglad materia runt omkring att vi kan ta bild och se vart denna färgrikedom saknas.

Runt ett svart hål finns en kaotiskt roterande ackretionsskiva full av gas som rör sig med näst intill ljusets hastighet. Denna skivan är i stort sett det svarta hålets mat, det tar hela tiden från skivan och slukar in det innanför sin eventhorisont. Den här ackretionsskivan inre radie motsvarar dock inte det svarta hålets schwarzschildradie, utan det är ett avstånd däremellan, precis som det är mellan Saturnus och dess ringar. Detta beror på att runt ett icke-roterande svart hål så är den innersta stabila cirkulära banan för materia är ungefär 3 schwarzschildradier från det svarta hålets mittpunkt, inte 1. Om materia skulle befinna sig innanför denna radie skulle den direkt bli uppslukad av det svarta hålet. Ljus, däremot, kan befinna sig närmare. För ljus är den minsta stabila banan bara 1,5 schwarzschildradier från mittpunkten. Till skillnad från materien som kommer strukturera sig i en skiva så kan ljuset snarare uppfattas som en sfär av fotonbanor. Detta betyder i stort sett att om ditt huvud var de svarta hålet så skulle du kunna se vad som händer bakom dig, eftersom fotonerna kommer runt huvudet och träffar dina ögon, vilket är ganska coolt.

Så vilken av dessa delar kommer vi att se bilden? För att svara på det behöver vi tänka på att de svarta hålen kröker rumtiden. De radiovågor som EHT sänder kommer därför slukas av det svarta hålet även om de inte skickas direkt på det. Vågor som i ”vanliga” fysikaliska fall skulle passerat ovanför eller under hålet kommer böjas in och försvinna bakom eventhorisonten. Det har beräknats att det avstånd från centrum som vågen behöver vara ifrån hålet är 2,6 schwarzschildradier. Vid detta avstånd kommer vågen i stort sett ta ett varv runt hålet och sen fortsätta framåt. Bilden vi får från EHT är 2,6 gånger större än eventhorisonten (den svarta cirkeln längst till höger).

Ni har säkert sett filmen interstellar, i vilken det finns en bild av ett svart hål. Detta är faktiskt en relativt möjlig bild. Vi ser det svarta hålet som en cirkel. Hittills har jag förklarat hur det kommer se ut om ackretionsskivan är i samma plan, dvs att om vi kunde se den med blotta ögat skulle den vara som en donutformad cirkel som omgav hålet. Men om skivan istället är vinkelrät mot hålet då? Jo, då kommer ljuset från skivan på baksidan av svarta hålet böjas runt hålet på ett sådan sätt att vi ändå får en liknande bild som tidigare, förutom att vi OCKSÅ ser de del av ackretionsskivan som så att säga täcker för det svarta hålet. Det är i detta fallet vi får den ikoniska bilden:

En annan cool grej är att eftersom partiklarna rör sig supersnabbt och åt olika håll beroende på vart vi observerar de från kommer ljuset enligt dopplereffekten vara rejält röd- eller blåförskjutet från olika observationspunkter. Det kommer alltså ha olika ljusintensiteter och färger beroende på varifrån man kollar på det.

Om dessa teorier stämmer eller ej får vi väldigt snart reda på!

EDIT: (Måste ju visa upp bilden också!)

Detta är bilden som hade förutspåtts innan 

Här är den alltså, den första bilden på ett svart hål.

 

 

 

 

 

 

Einstein verkar ha haft rätt hela tiden, bilden är i stort sett identisk med vad han förutspådde. Ganska coolt!