Alla dessa svarta hål kastar mörka skuggor som kan skiljas från varandra i storlek, men bara de som faller i det grå bandet är kompatibla med 2017 års EHT-mätningar av M87*, och på den här bilden, den som visas i rött längst ner är för liten för att vara en hållbar modell för M87*. Kredit:Prashant Kocherlakota, Luciano Rezzolla (Goethe University Frankfurt och EHT Collaboration/ Fiks Film 2021)
Som först påpekades av den tyske astronomen Karl Schwarzschild, svarta hål böjer rumtiden i extrem grad på grund av deras extraordinära koncentration av massa, och hetta upp materien i deras närhet så att den börjar glöda. Nya Zeelands fysiker Roy Kerr visade att rotation kan förändra det svarta hålets storlek och omgivningens geometri. "Kanten" av ett svart hål är känd som händelsehorisonten, gränsen kring den masskoncentration bortom vilken ljus och materia inte kan fly och som gör det svarta hålet svart. Svarta hål, teorin förutspår, kan beskrivas med en handfull egenskaper:massa, snurra, och en mängd möjliga avgifter.
Förutom svarta hål som förutspåtts från Einsteins allmänna relativitetsteori, man kan överväga de från modeller inspirerade av strängteorier, som beskriver materia och alla partiklar som sätt av små vibrerande strängar. Stränginspirerade teorier om svarta hål förutspår förekomsten av ytterligare ett fält i beskrivningen av fundamental fysik, vilket leder till observerbara modifieringar i storleken på svarta hål såväl som i krökningen i deras närhet.
Fysikerna Dr Prashant Kocherlakota och professor Luciano Rezzolla från Institutet för teoretisk fysik vid Goethe-universitetet i Frankfurt, har nu för första gången undersökt hur de olika teorierna stämmer överens med observationsdata från det svarta hålet M87* i mitten av galaxen Messier 87. Bilden av M87*, tagen 2019 av det internationella Event Horizon Telescope (EHT) samarbetet, var det första experimentella beviset på den faktiska existensen av svarta hål efter mätningen av gravitationsvågor 2015.
Resultatet av dessa undersökningar:Data från M87* stämmer utmärkt överens med de Einstein-baserade teorierna och i viss mån med de strängbaserade teorierna. Dr Prashant Kocherlakota förklarar:"Med de data som registrerats av EHT-samarbetet, vi kan nu testa olika teorier om fysik med svarta hålsbilder. För närvarande, vi kan inte förkasta dessa teorier när vi beskriver skuggstorleken för M87*, men våra beräkningar begränsar giltighetsintervallet för dessa svarta hålsmodeller."
Professor Luciano Rezzolla säger:"Idén om svarta hål för oss teoretiska fysiker är på samma gång en källa till oro och inspiration. Medan vi fortfarande kämpar med några av konsekvenserna av svarta hål - som händelsehorisonten eller singulariteten - vi verkar alltid angelägna om att hitta nya svarta hålslösningar även i andra teorier. Det är därför mycket viktigt att få resultat som våra, som avgör vad som är rimligt och vad som inte är det. Detta var ett viktigt första steg och våra begränsningar kommer att förbättras när nya observationer görs."
I samarbetet med Event Horizon Telescope, teleskop från hela världen är sammankopplade för att bilda ett virtuellt jätteteleskop med en skål lika stor som jorden själv. Med precisionen av detta teleskop, en tidning i New York kunde läsas från ett gatukafé i Berlin.
