Horyzont zdarzeń to punkt bez powrotu, sferyczny obszar otaczający ziejącą paszczę czarnej dziury, poza którą nic, nawet światło, nie może uciec. Nie mamy pojęcia, jakie tajemnice kryją się w środku, ale wiemy, że nasz wszechświat kończy się nagle na tej przerażającej granicy w nieznane.
Teraz, po dwóch dekadach współpracy międzynarodowej, niektóre z najpotężniejszych radiowych teleskopów zdobyły obraz horyzontu zdarzeń supermasywnej czarnej dziury. W ten sposób udowodnili, że przewidywania wynikające z ogólnej teorii względności Einsteina są słuszne nawet w najbardziej ekstremalnym środowisku kosmicznym.
Czarna dziura na obrazie czai się w centrum masywnej galaktyki eliptycznej Messier 87 (M87) w konstelacji Panny, odległej o około 55 milionów lat świetlnych. Wydanie obrazu było bardzo oczekiwane na całym świecie i zostało opublikowane w kilku badaniach ukazujących się w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters .
Supermasywne czarne dziury dyktują ewolucję galaktyk, które zamieszkują, więc bezpośrednie spojrzenie na horyzont zdarzeń tej osoby może otworzyć nowe okno na zrozumienie, jak działają te behemoty. A ten potworny obiekt to całkiem sam egzemplarz: ma olbrzymią masę 6,5 miliarda słońc wciśniętych w horyzont zdarzeń o średnicy prawie pół dnia świetlnego.
Do horyzontu zdarzeń M87
Pomimo niesamowitych rozmiarów i masy żaden pojedynczy teleskop na planecie nie był w stanie uchwycić jego portretu. Jest po prostu zbyt daleko, by go rozwiązać. Aby temu zaradzić, astronomowie zastosowali metodę znaną jako interferometria bardzo długiej linii bazowej, aby połączyć zbiorową moc obserwacyjną ośmiu najpotężniejszych radioteleskopów na świecie. Event Horizon Telescope (EHT ) to wirtualny teleskop tak szeroka, jak i naszej planety - wystarczająco silny, aby wykonać pierwsze spojrzenie jednego z najbardziej masywnych czarnych dziur znanych istnieć.
„Podjęliśmy pierwsze zdjęcie czarnej dziury”, powiedział dyrektor projektu EHT Sheperd S. Doeleman, z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, w oświadczeniu . „To niezwykłe osiągnięcie naukowe dokonane przez zespół ponad 200 naukowców”.
Chociaż czarne dziury są, cóż, czarne, jeśli w pobliżu horyzontu zdarzeń znajduje się jakakolwiek materia, ekstremalne tarcie w relatywistycznym środowisku spowoduje oderwanie elektronów od atomów, tworząc potężny pokaz sztucznych ogni. Dlatego pierwsze zdjęcie EHT przedstawia ciemny okrąg otoczony jasnym pierścieniem emisji. Emisje te są wytwarzane tuż poza horyzontem zdarzeń czarnej dziury, gdzie niezwykle gorące gazy krążące wokół niej są podgrzewane do kilku miliardów stopni Kelvina, a sam horyzont zdarzeń wygląda jak zarysowany ciemny dysk na jasnym tle - cechy potwierdzające to, co teoretyczne fizycy przewidywali w okresie poprzedzającym do dzisiaj.
„Konfrontacja teorii z obserwacjami jest zawsze dramatycznym momentem dla teoretyka” - powiedział członek zarządu EHT Luciano Rezzolla z Goethe Universität w Niemczech w oświadczeniu ESO . „To była ulga i powód do dumy, kiedy zdałem sobie sprawę, że obserwacje tak dobrze pasują do naszych przewidywań”.
Jest to prawdopodobnie najgłębszy wynik obserwacji EHT. Wszystkie teoretyczne prognozy tego, co może zobaczyć EHT, są oparte na ramach ogólnej teorii względności Einsteina, teorii, która okazała się solidna od czasu jej sformułowania ponad 100 lat temu. Widząc ten pierwszy obraz, fizycy zauważyli, jak dokładnie rzeczywistość horyzontu zdarzeń czarnej dziury pasuje do przewidywań ogólnej teorii względności.
Nowa era astronomii czarnych dziur
Ten pierwszy obraz jest właśnie tym pierwszym.
Współpraca EHT będzie kontynuowała obserwacje M87 i drugiego celu, supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki, obiektu o masie 4 milionów Słońca, zwanego Strzelcem A *.
Wbrew intuicji, chociaż Strzelec A * jest stosunkowo blisko (tylko 25 000 lat świetlnych od nas, 2000 razy bliżej nas niż M87), ma inny zestaw wyzwań. Jednym z problemów jest to, że ponieważ Sagittarius A * jest mniejszy, jego emisje różnią się w krótszych skalach czasowych niż potworna czarna dziura M87, co utrudnia obserwacje. Ponadto, ponieważ jesteśmy osadzeni w dysku naszej galaktyki, który zawiera dużo pyłu międzygwiazdowego, sygnał EHT jest bardziej rozpraszany, co utrudnia jego rozwiązanie. Ponieważ większość przestrzeni międzygalaktycznej między nami a M87 jest dość pusta, rozpraszanie jest mniejszym problemem.
Kiedy zobaczymy Strzelca A *, jeszcze się okaże, ale teraz, gdy technologia stojąca za EHT została udowodniona, nasze zrozumienie supermasywnych czarnych dziur z pewnością rozkwitnie.
Pełne ujawnienie: autor Ian O'Neill współpracował z University of Waterloo nad ich ogłoszeniem prasowym i artykułem przedstawiającym Avery Broderick, profesor w Waterloo and the Perimeter Institute i członka zespołu EHT. Możesz przeczytać o pracy Brodericka tutaj .
Teraz to jest interesujące
Widoczne zdjęcie czarnej dziury nie istniałoby bez pracy absolwentki MIT, Katie Bouman , która stworzyła algorytm, który to umożliwił.
