Det første bildet av et svart hull kan skjule skatter – men fysikere er uenige om hvorvidt det er funnet.
Et team av forskere sier at de har avdekket en fotonring, en tynn halo av lys rundt det supermassive sorte hullet i galaksen M87. Hvis den er ekte, vil fotonringen gi en ny sonde av det sorte hullets intense tyngdekraft. Men andre forskere bestrider påstanden. Til tross for flere nyhetsoverskrifter som antyder at fotonringen er funnet, er mange fysikere fortsatt ikke overbevist.
Avduket i 2019 av forskere med Event Horizon Telescope, eller EHT, første bilde av et svart hull avslørte en smultringformet glød fra varm materie som virvlet rundt det sorte hullets mørke silhuett (SN: 4/10/19). Men ifølge Einsteins generelle relativitetsteori, bør en tynnere ring legges over den tykke smultringen. Denne ringen er produsert av fotoner, eller partikler av lys, som går i bane nær det sorte hullet, slynget rundt av behemothens tyngdekraft før de rømmer og suser mot jorden.
Takket være denne jordomseilingen skulle fotonene gi «et fingeravtrykk av tyngdekraften», som tydeligere avslører egenskapene til det sorte hullet, sier astrofysiker Avery Broderick ved University of Waterloo og Perimeter Institute for Theoretical Physics i Canada. Han og kollegene hans, en undergruppe av forskere fra EHT-samarbeidet, brukte en ny metode for å erte ut det fingeravtrykketrapporterer de i 10. august Astrofysisk tidsskrift.
Lage bilder med EHT er ikke en enkel pek-og-skyt-affære (SN: 4/10/19). Forskere syr sammen data fra EHTs gruppe med observatorier spredt over hele kloden, ved å bruke ulike beregningsteknikker for å rekonstruere et bilde. Broderick og kollegene laget et nytt svart hull-bilde forutsatt at det inneholdt både en diffus emisjon og en tynn ring. På tre av fire dager med observasjoner samsvarte dataene bedre med et bilde med den tynne ringen enn et uten ringen.
Men den metoden har fått hard kritikk. “Påstanden om en fotonringdeteksjon er absurd,” sier fysiker Sam Gralla ved University of Arizona i Tucson.
Et hovedstridspunkt: Fotonringen er lysere enn forventet, og sender ut rundt 60 prosent av lyset i bildet. Ifølge spådommer skal det være mer som 20 prosent. “Det er et gigantisk rødt flagg,” sier fysiker Alex Lupsasca ved Vanderbilt University i Nashville. Mer lys bør komme fra det sorte hullets hovedglødende smultring enn fra den tynne fotonringen.
Denne uventede lysstyrken, sier Broderick og kolleger, oppstår fordi noe av lyset fra hovedgløden blir klumpet sammen med fotonringen. Så ringens tilsynelatende lysstyrke avhenger ikke bare av lyset som kommer fra ringen. Forskerne bemerker at den samme effekten dukket opp ved testing av metoden på simulerte data.
Men den sammenblandingen av påstått fotonringlys med annet lys gir ikke en veldig overbevisende deteksjon, sier kritikere. “Hvis du vil påstå at du har sett en fotonring, tror jeg du må gjøre en bedre jobb enn dette,” sier astrofysiker Dan Marrone ved University of Arizona, medlem av EHT-samarbeidet som ikke var medforfatter på det nye papiret.
Det nye resultatet antyder bare at en ekstra tynn ring gir en bedre samsvar med dataene, sier Marrone, ikke om den formen er assosiert med fotonringen. Så det reiser spørsmålet om hvorvidt forskere ser en fotonring i det hele tatt, eller bare plukker ut en ikke-relatert struktur i bildet.
Men Broderick hevder at egenskapene til ringen – det faktum at dens størrelse og plassering er som forventet og er konsistente fra dag til dag – støtter tolkningen av fotonringen.
I mellomtiden, i en lignende, uavhengig analyse, Gralla og fysiker Will Lockhart, også ved University of Arizona, finner ingen bevis for en fotonring, de rapporterer i en artikkel levert 22. august på arXiv.org. Analysen deres skilte seg fra Broderick og kollegers delvis fordi den begrenset hvor lys fotonringen kunne være.
For å overbevisende oppdage fotonringen, foreslår noen forskere å legge til teleskoper i verdensrommet til EHTs mannskap av observatorier (SN: 18.3.20). Jo lenger fra hverandre teleskopene i nettverket er, desto finere detaljer kan de kanskje plukke ut – potensielt inkludert fotonringen.
“Hvis det var en fotonringdeteksjon,” sier Lupsasca, “ville det vært det beste innen fysikk i år, hvis ikke for mange år.”