Po kierownikach projektów Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) pokazali światu pierwszy obraz czarnej dziury i pierwszy obraz czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznejwielu próbowało zrozumieć coś więcej z tego, co wciąż jest bardzo złożonym (i tajemniczym) tematem, ale tak ważnym.
W rzeczywistości naukowcy są przekonani, że ważne tajemnice można ukryć w czarnych dziurach, aby zrozumieć głębszą naturę wszechświata. To nie przypadek, że Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki Rok 2020 był dla trzech naukowców (Roger Penrose, Reinhard Genzel i lekarz Andrea Ghez) za badania tych fascynujących supermasywnych ciał.
Spróbujmy więc coś zrozumieć, odpowiadając punkt po punkcie na najczęstsze pytania
Czym jest czarna dziura?
Zacznijmy od sedna wszystkiego: czarne dziury tak naprawdę nie są „dziurami”, ale obszarem przestrzeni, który dzięki potężnemu przyciąganie grawitacyjne połykają wszystko: materię, gwiazdy, nawet Lekki. Dlatego jawią się nam jako ogromne czarne masy.
Czarne dziury nie są takie same, ale różnią się wielkością. Kilka przykładów:
- Gwiezdne czarne dziury: mają masę kilkadziesiąt razy większą od masy Słońca. Zwykle tworzą się, gdy duża „umierająca” gwiazda eksploduje, generując supernową. Po kolosalnej eksplozji w centrum pozostaje czarna dziura.
- Olbrzymie (lub supermasywne) czarne dziury w centrach galaktyk: Przykładami są Sagittarius A*, w centrum Drogi Mlecznej i M87, oba uwiecznione przez EHT.
- Pośrednie czarne dziury: mają masy od 30 do 60 razy większe od masy Słońca i zostały niedawno odkryte przez obserwatorów fal grawitacyjnych, chociaż ich pochodzenie jest nadal niejasne.
Co sfotografował EVENT HORIZON TELESCOPE?
Bohaterem obrazu, który okrążył świat w kwietniu 2019 r., jest czarna dziura w centrum galaktyka M87nadolbrzym, galaktyka eliptyczna znajdująca się 53,5 miliona lat świetlnych od nas.
pamiętamy to rok świetlny jest jednostką miary, która wskazuje odległość przebyta przez światło (co nie jest bardzo wolne) za rok. Oznacza to dwie rzeczy: 1) galaktyka i czarna dziura są bardzo od siebie oddalone; 2) obraz „przechwycony” przez EHT ma w rzeczywistości 53,5 miliona lat!
Wracając do naszej czarnej dziury, bierze swoją nazwę od swojej galaktyki – M87 – i ma sześć i pół miliarda mas Słońca.lubię to dwa miliony miliardów razy większa od masy Ziemi.
Jednak w maju 2022 badacze EHT powtórzyli wynik, uwieczniając Strzelec A*czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej, galaktyki, która nas gości.
Dlaczego M87 i Sagittarius A* zostały otoczone pierścieniem światła?
Samej czarnej dziury nie da się sfotografować – nie dlatego, że mamy przestarzałe narzędzia: jest to fizycznie niemożliwe – ale naukowcom udało się „zrozumieć” Twój cień sylwetka na tle swego rodzaju pierścienia światła. Ten pierścień jest właściwie wielka masa materii bardzo gorące (gaz i pył o temperaturze sięgającej miliardów stopni) zaraz wpadną do dziury.
Również Strzelec A* była otoczona gazem, którego luminescencja pozwoliła na widoczną identyfikację czarnej dziury.
Jak fotografuje się czarne dziury?
Właściwie, delikatnie mówiąc, zdjęcie historyczne… To nie jest zdjęcie.
Obraz M87 jest wynikiem dokładnej rekonstrukcji 10 000 terabajtów danych uzyskanych z około 120 godzin – „rozłożonych na dwa lata – przeprowadzonych obserwacji od dziesiątki i dziesiątki radioteleskopów na całym świecie. Koordynacja była tak precyzyjna, że wykorzystano bardzo dokładne zegary atomowe, które pozwoliły idealna synchronizacja. Podobna procedura również dla Sagittarius A*, mimo że zaangażowanych radioteleskopów było „tylko” osiem.
W skrócie, obraz jest rodzajem gigantycznej i złożonej „zagadki” danych, która później została przekształcona w fotograficzny „dowód”.
Dlaczego odkrycie jest tak ważne?
Przede wszystkim dlatego, że po raz pierwszy mieliśmy obraz, który jest wynikiem prawdziwe dane a nie kreatywność graficzna (wcześniej tylko sobie wyobrażaliśmy).
Najważniejsze jest jednak to, że zdjęcia (nawet jeśli teraz rozumiemy, które zdjęcia nie są) doskonale przestrzegać przewidywań teoretycznych nie tylko współczesnych fizyków, ale i fizyka par excellence: Alberta Einsteina.
W rzeczywistości to Roger Penrose, jeden z trzech zdobywców Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2020 roku, zademonstrował, jak czarne dziury są bezpośrednia konsekwencja Ogólna teoria względności Alberta Einsteina, chociaż sam Einstein nie sądził, że podobne ciała mogą faktycznie istnieć. Ale czasami nawet geny się mylą…
ŹRÓDŁA: INAF, Focus