Upravo objavljen: Prva slika crne rupe

Supermasivna crna rupa M87-a Na 40 milijardi km širine otprilike je veličina našeg čitavog Sunčevog sustava. Budući da je ova crna rupa stabilnija i manje se mijenja tijekom večeri, bilo je lakše uhvatiti se iako je bila daleko veća od crne rupe udaljene 25 000 svjetlosnih godina u središtu naše galaksije. Slika EHT-a i Nacionalne zaklade za znanost.

Gornja slika jednako je monumentalna i odmjerena kao i njen predmet: crna rupa u središtu nadmoćne galaksije. Objavljen početkom ovog travnja ujutro u Europskom južnom opservatoriju, to je naš prvi put u crnoj rupi. Preoblikovana i slavna, voljena i očekivana, slika predstavlja još jedan odskočni korak u našem razumijevanju kozmosa. To je testament ljudske domišljatosti i zagonetnog i očaravajućeg mjesta koji je naš svemir. Sama fotografija bila je ljubav ljubavi različitih znanstvenika iz cijelog svijeta, potrebni podaci koji se ulijevaju u radio-opservatoriju u blistavoj hladnoći Antartike, vječnim rastezljivim pustinjskim ravnicama, pa čak i na vrhove izumrlih vulkana na paradisijakalnim otocima usred valjanja more. U milijardi puta većoj masi našeg sunca, slika prikazuje supermasiranu crnu rupu i nevjerojatan subjekt. Njegova slika? Jednako strahovito.

Putovanje

Teleskop teleskopa Event Horizon zapravo postavio je za fotografiranje dvije crne rupe - spomenutog Strijelca A * i još jednu crnu rupu u središtu nadmoćne galaksije Messier 87. Njih dvije su lijep kontrast jedni drugima. Crna rupa u središtu naše galaksije je tiha i sastavljena, gutajući samo nekoliko zvijezda i u sebi ima prigušeni disk izraslina. Crna rupa iz Messiera 87 mnogo je gušća od toga; izbija u brzim mlazovima subatomskih čestica koje se protežu tisućama svjetlosnih godina, a sama rupa teži milijarde puta veću masu našeg sunca. Ali usprkos njihovoj veličini, snimanje slika ove dvije crne rupe nije bilo lako. To je zato što odakle sjedi 25.000 svjetlosnih godina, čak i relativno bliski Strijelac A * baca sjenu preko 37 milijuna puta manju od punog Mjeseca. Bila je potrebna suradnja između 8 radio opservatorija - u osnovi stvarajući teleskop veličine Zemlje - kako bismo prikupili dovoljno podataka za slike koje danas imamo. Iako je slika crne rupe M87 razriješena i objavljena, mnogo je bliže Strijelcu A * teže uhvatiti upravo zato što je tako mutna. Znanstvenici trenutno rade na analizi podataka iz Strijelca A *. Ovi podaci iz obje crne rupe zabilježeni su tijekom 9 dana u travnju 2017. godine.

No, iako su podaci dobiveni za 9 dana, trebale su dvije godine da ih obradimo, provjerimo pogreške i sastave u slike.

Teleskopi su obučeni na Strijelcu A * i koristili su atomske satove za sinkronizaciju njihovih djelomičnih slika. Grijani plin i prašina koji okružuju crnu rupu čine je prilično svijetlim objektom - ne u valnim duljinama vidljivim našim očima, već u radio valovima, rendgenskim zracima i infracrvenom. Infracrvena tehnologija je također ono što je omogućilo znanstvenicima gledanje zvijezda u središtu Mliječnog puta. Ovo je bila prva uzbudljiva točka u pojedinostima o Strijelcu A *. Promatrajući orbite ovih zvijezda, istraživači su otkrili da se zvijezde kreću brzinom od 3 milijuna milja (gotovo 5 milijuna km) na sat, što pokazuje da je postojala masa oko 4 milijuna puta veća od sunca koja postoji na vrlo malom prostoru svemira , Upravo ono što su očekivali od supermasivne crne rupe koja je predviđala da postoji u srcu Mliječnog puta.

Vizualizacija zvjezdanih orbita u središtu galaksije. Promatranje ovih tijela pratili su teleskopi W. M. Keck od 1995. do 2012. godine. Slika U. iz Illinois NCSA Laboratorija za naprednu vizualizaciju.

Nakon što je svjetlost pogodila teleskope u opservatoriju, podaci su bili pohranjeni na tvrdim diskovima koji su se tada morali prenijeti zrakoplovom. Ovo je bilo jedno od glavnih kašnjenja u objavljivanju crnih rupa (očekivano su da će biti objavljeni krajem prošle godine). S udaljenim lokacijama poput južnog pola, ograničeno putovanje zrakom i intenzivni uvjeti uzrokovali su neke komplikacije u transportu podataka. Zemljina rotacija također mora biti uzeta u obzir s prirodnim kretanjem planeta što rezultira nekom vrstom zamućenja. Zbog toga su atomski satovi, koji uzimaju najpreciznije mjerenje vremena, iskorišteni za sinkronizaciju teleskopa i dajući nam jasniji rezultat. Iako se trenutna slika i dalje može činiti mutnom, neki algoritmi mogu u budućnosti učiniti sliku oštrijom. Prema Shepu Doelemanu, astronomu sa Sveučilišta Harvard koji je radio na projektu, veće frekvencije mogu rezultirati višom kutnom razlučivošću.

Ali budući da su crne rupe izvori iz kojih nijedna svjetlost ne može pobjeći, ono što vidimo zapravo je horizont događaja i materijal - plin, prašina i svjetlost - to je orbita oko crne rupe prije nego što se neminovno potroši. Najbolja je, dakle, ova silueta rupa dok se hrani akcesorskim diskom. Disk za akreciju je materija milion stupnjeva vruća, vrti se gotovo brzinom svjetlosti i otkriva mjesto crne rupe emitirajući elektromagnetsko zračenje. Bilo koji materijal s diska koji se ne troši može se istisnuti u mlaznicama. Ovakvu siluetu svjetlosti, baš kao i same crne rupe, predvidjela je teorija opće relativnosti. Pa ipak, koliko god se ovo moglo činiti još jednim potvrđivanjem relativnosti, crne rupe s njihovim točkama beskonačne gustoće (singularnosti) su također mjesto na kome se teorija ruši.

Nastaviti sa promatranjem ovih čudovišta svemira je riznica potencijala: oni bi nas mogli dodatno potvrditi ili odvratiti od teorije relativnosti, možda nas poslati na drugi put. Oni otkrivaju geometriju svemira i, kao temeljni aspekt prirode, mogli bi nas dovesti do boljeg razumijevanja početka našeg svemira (ili njegovog kraja). Dugo se nagađalo da bi zavirivanje u crnu rupu moglo da nam pomogne u našim naporima na usklađivanju kvantne mehanike i opće relativnosti, konačno spajajući sve četiri sile svemira.

Simulacije crne rupe, poput ove iz HOTAKA SHIOKAWA / CFA / HARVARD bile su nevjerojatno bliske onome što je zapravo zarobljeno. Znanstvenici su odgovorili osjećajem iznenađenja i opisali da su prvo vidjeli sliku crne rupe kao nešto

Zbog svega ovog potencijala i više, teleskop Event Horizon nastavio je promatrati i bilježiti podatke u 2018. godini, s tim da se ovi podaci trenutno analiziraju. Novi teleskopi na Grenlandu, Arizoni i Francuskoj doprinijet će našem saznanju o Strijelcu A * i drugim crnim rupama oko našeg svemira.

Naše razumijevanje ovih pojava je prešlo dug put. Dok je pojam "crna rupa" skovan 1960-ih u New Yorku, crne su se rupe prvo smatrale "tamnim zvijezdama" kad su se pojavile iz misaonog eksperimenta 1700-ih. Znanstveno su obilježili svoje mjesto prije jednog stoljeća kada ih je predvidio Einstein. Prvi se pojavio u otkriću 1971. godine, a danas, 2019., fotografiramo kako udara - ili bolje rečeno - kao srce uvijek znatiželjne galaksije.

Kanal Smithsonian premijerno će prikazati sat vremena dokumentarni film o ovom otkriću u petak, 12. travnja.

Ovaj će se članak ažurirati nakon što se objavi više informacija.