Jeden z trzech teleskopów, który dostarcza przełomowych danych o odległej czarnej dziurze, James Clerk Maxwell Telescope znajduje się na szczycie Mauna Kea na Hawajach. Zdjęcie Nik Szymanek
W końcu odkryto punkt bez powrotu. Pięćdziesiąt milionów lat świetlnych od Ziemi, w sercu galaktyki Messiera 87, czarna dziura o masie sześć miliardów razy większej niż Słońce zapewniła naukowcom pierwszy pomiar tego, co jest znane jako „horyzont zdarzeń”, punkt poza którym materia na zawsze zostaje utracona przez czarną dziurę.
„Gdy obiekty wypadną z horyzontu zdarzeń, zostaną utracone na zawsze” - mówi Shep Doeleman, pracownik naukowy Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i główny autor artykułu opublikowanego w Science Express.
Czarne dziury są najgęstszymi obiektami we wszechświecie. „Jest tam tak intensywna grawitacja, że nie tylko materia może przekroczyć horyzont zdarzeń i zostać wciągnięta do czarnej dziury, ale nawet foton światła” - mówi współautor Jonathan Weintroub, także z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Jest trochę paradoksu w twierdzeniu, że zmierzyliśmy czarną dziurę, ponieważ czarne dziury są czarne. Mierzymy światło, lub w naszym przypadku fale radiowe ”wokół czarnej dziury, a nie samej czarnej dziury.
Czarna dziura jest jedną z dwóch największych na niebie, według artykułu z września 2011 r. Zatytułowanego „Rozmiar regionu startującego odrzutowcem w M87”, który nakreślił, w jaki sposób można wykonać pomiary horyzontu zdarzenia.
Strumienie te są zbudowane z „relatywistycznych cząstek, które mogą rozciągać się przez setki tysięcy lat świetlnych, co stanowi ważny mechanizm redystrybucji materii i energii”, opisany w artykule „Strumień wyrzutni rozwiązany w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w M87”. na dużych skalach, które wpływają na ewolucję galaktyki. ”Zdjęcie NASA i Hubble Heritage Team STScI / AURA
Poza fantastycznymi, zadziwiająco dziwacznymi czarnymi dziurami są również przydatnymi celami do badań, wyjaśnia Weintroub, szczególnie dziesięć procent, które wykazują tak zwane dżety lub emitujące światło wybuchy materii przekształcane w energię, gdy masy zbliżają się do horyzontu zdarzeń . Dysze te, wspierane przez ogólną teorię względności Einsteina, zapewniały promieniowanie, które zespół Weintroub musiał wykonać.
Korzystając z połączonych danych z radioteleskopów na Hawajach, w Arizonie i Kalifornii, naukowcy stworzyli „wirtualny” teleskop zdolny do uchwycenia 2000 razy więcej szczegółów niż Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Na tym poziomie szczegółowości badacze byli w stanie zmierzyć tak zwaną „najbardziej wewnętrzną stabilną orbitę kołową” materii poza czarną dziurą, a także horyzont zdarzeń M87. Jeśli horyzont zdarzeń to drzwi prowadzące do czarnej dziury, to najbardziej wewnętrzna stabilna okrągła orbita przypomina ganek; po tym punkcie ciała zaczną krążyć w kierunku horyzontu zdarzeń.
„Mamy nadzieję dodać więcej teleskopów”, mówi Weintroub. „To naprawdę musimy zrobić, aby zacząć tworzyć nowe obrazy i zrozumieć, co u diabła dzieje się u podstawy odrzutowca”.
W celu wyjaśnienia, co właściwie zrobił zespół, Weintroub mówi: „Widziałem nagłówki mówiące, że zrobiliśmy obraz czarnej dziury - w rzeczywistości nie zrobiliśmy obrazu niczego, a jeśli zrobiliśmy obraz, byłby to wzór promieniowania w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury, ponieważ czarna dziura jest czarna. ”
Wygląd czarnych dziur może być prosty do opisania (są czarne), ale ich zachowanie szybko staje się dziwne, a to właśnie iskrząca obietnica czekająca na horyzoncie zdarzeń.
„Czarne dziury są interesujące” - mówi Weintroub - „ponieważ jedną z rzeczy, które Einstein przewiduje w swojej teorii ogólnej teorii względności, jest to, że promieniowanie wygina światło”. Tak naprawdę, Weintroub kontynuuje, Einstein stwierdził, że grawitacja masywnych obiektów (w tym czarne dziury ) faktycznie zagina przestrzeń, przez którą przepływa światło.
Jak ujmuje to Weintroub: „Grawitacja wygina samą przestrzeń kosmiczną, a intensywna grawitacja intensywnie wygina tkankę kosmiczną”.
W miarę rozszerzania się wirtualnego teleskopu na inne lokalizacje w Chile, Europie, Meksyku, Grenlandii i na Biegunie Południowym, Weintroub mówi, że będzie w stanie tworzyć coraz bardziej szczegółowe obrazy w ciągu mniej więcej pięciu lat. „Kiedy zaczniemy robić zdjęcia”, mówi, „będziemy mogli zobaczyć, czy promieniowanie, które przyznaje czarna dziura, jest„ spłaszczone ”, czy zgięte, jak przewidywał Einstein.
Tymczasem tutaj, w Drodze Mlecznej, sprawy są równie ekscytujące z różnych powodów. Chociaż czarna dziura w centrum naszej galaktyki jest tym, co Weintroub nazywa „cichym” i nie ma odrzutowca, we wrześniu badacze z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics odkryli chmurę gazową o zdolnościach formowania planet zmierzającą w kierunku czarnej dziury Mlecznej Drogi.
