Czarna dziura

autor: on


Grupie naukowców z międzynarodowego projektu Event Horizon Telescope (EHT, pol. Teleskop Horyzontu Zdarzeń) udało się zrobić pierwsze w historii zdjęcie supermasywnej czarnej dziury. Było to możliwe dzięki danym zebranym z globalnej sieci radioteleskopów. Uczestnicy EHT zaczęli prace dotyczące czarnych dziur już w 2006 roku. Opublikowane zdjęcie to efekt dwóch ostatnich lat prac.

Na zdjęciu widać supermasywną czarną dziurę znajdującą się w centrum galaktyki M87 (Panna A). Na podstawie dotychczasowych obserwacji naukowcy uznają, że M87 znajduje się ok. 55 mln lat świetlnych od Ziemi.

– To pierwsze zdjęcie czarnej dziury. To, co widzieliśmy do tej pory, było tylko symulacjami – powiedział Heino Falcke z Uniwersytetu im. Radbouda w Nijmegen. Artykuły naukowe na temat pierwszego zdjęcia czarnej dziury opublikowano w „The Astrophysical Journal Letters”.

– To, co widzimy, wygląda jak krąg ognia. Ma on średnicę 100 mld kilometrów. Rozmiar okręgu jest zależny od masy czarnej dziury – dodał Falcke. Dodał, że masa supermasywnej czarnej dziury z galaktyki M87 jest 6,5 mld razy wyższa od masy Słońca.

– Zdjęcie, które udało nam się uzyskać udowadnia, że istnieją czarne dziury i horyzont zdarzeń – tłumaczył Luciano Rezzolla z Uniwersytetu Johanna Wolfganga Goethego we Frankfurcie.

Horyzont zdarzeń to granica w czasoprzestrzeni, po przekroczeniu której prędkość ucieczki dla dowolnego obiektu i fali przekracza prędkość światła w próżni. Oznacza to, że nic, co dostaje się do czarnej dziury – nawet światło – nie jest w stanie z niej wrócić.

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury

Od lat naukowcy starali się uchwycić czarną dziurę na zdjęciu. Niestety, z powodu braku światła, było to prawie niemożliwe.

Uczestnicy projektu EHT do obserwacji wykorzystali technikę nazywaną interferometrią wielkoobrazową (ang. Very Long Baseline Interferometry – VLBI), w której łączy się wiele teleskopów. Naukowcy korzystali z obserwatoriów z 11 różnych miejsc na Ziemi. Dzięki temu stworzyli wirtualny radioteleskop wielkości Ziemi. Pozwala to odwzorować dokładne właściwości rozpraszania światła blokującego nam widok czarnej dziury.

Dlaczego zdjęcie czarnej dziury jest tak istotne

Dotychczas w zrozumieniu działania czarnych dziur pomagały nam symulacje i modele przygotowywane przez naukowców i artystów. Naukowcy nie są w stanie zobaczyć czarnej dziury samej w sobie, ale mogą zaobserwować gwiazdy i chmury gazu wokół niej. Stąd znamy obraz czarnej kuli z otaczającą ją poświatą w kształcie jasnego półksiężyca.

Gdy chmura gazu zbliża się do czarnej dziury, przyspiesza i rozgrzewa się – powiedziała Business Insiderowi w październiku Josephine Peters, astrofizyczka z Uniwersytetu Oksfordzkiego. – Świeci tym jaśniej, im szybciej się porusza i cieplejsza się staje. W końcu chmura gazu zbliża się na tyle blisko do czarnej dziury, że jej przyciąganie zmienia rozgrzaną chmurę w cienki łuk – tłumaczyła.

W efekcie pochłaniania energii i zderzeń z innymi czarnymi dziurami mogą one przekształcić się w supermasywne czarne dziury.

Dotychczasowe obserwacje pozwoliły wysnuć hipotezę mówiącą o tym, że w centrum większości galaktyk znajduje się supermasywna czarna dziura.

Wokół czarnych dziur istnieje granica zwana horyzontem zdarzeń. Gęstość za tą granicą jest tak wysoka, że nic nie jest w stanie uciec tamtejszej grawitacji. Według ogólnej teorii względności, horyzont czarnej dziury rzuca okrągły „cień” na otaczającą ją plazmę. Gdyby udało się sfotografować ten „cień”, możliwe byłoby wyznaczenie masy czarnej dziury.

Z dala od czarnych dziur tworzą się dyski akrecyjne – to chmury gorących gazów i pyłu uwięzione na orbicie wokół czarnej dziury i poruszające się z dużą prędkością. Część tego dysku na zdjęciu powinna być jaśniejsza – to promienie skierowane w naszą stronę.

Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, czarna dziura jest tak masywna i obraca się tak szybko, że zniekształca czasoprzestrzeń, sprawiając, że nic nie może się uwolnić od jej siły przyciągania grawitacyjnego. Teoria mówi też, że siły te tworzą unikalny cień w postaci doskonałego koła – tj. ciemnej sfery w centrum. Fotografia EHT miała potwierdzić lub zaprzeczyć temu długo utrzymywanemu założeniu. Udało się je potwierdzić.

– Kiedy byliśmy pewni, że uchwyciliśmy na zdjęciu cień, mogliśmy porównać nasze obserwacje z rozbudowanymi modelami komputerowymi, które obejmują fizykę zakrzywionej przestrzeni, plazmy i silnych pól magnetycznych. Wiele cech obrazu odpowiada zaskakująco dobrze naszym teoretycznym opracowaniom – zaznaczył Paul T.P. Ho, członek zarządu EHT i dyrektor Obserwatorium Wschodnioazjatyckiego. – To daje nam pewność co do interpretacji naszych obserwacji, w tym oszacowania masy czarnej dziury – dodał.

Artykuł zaczerpnięto z: Business Insider https://businessinsider.com.pl „Przełomowy moment. Naukowcy zaprezentowali pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury”.

Be the first to write a comment.

Leave a Reply

You must be logged in to post a comment.