To pierwsza bezpośrednia obserwacja potwierdzająca istnienie czarnej dziury, znanej jako Sagittarius A*, jako bijącego serca Drogi Mlecznej.
Czarne dziury nie emitują światła, ale na zdjęciu widać cień czarnej dziury otoczony jasnym pierścieniem, światło jest zakrzywiane przez grawitację czarnej dziury. Astronomowie powiedzieli, że czarna dziura jest cztery miliony razy większa niż nasze Słońce.
Michael Johnson, Astrofizyk, Centrum Astrofizyki: „Od dziesięcioleci astronomowie zastanawiali się, co leży w sercu naszej galaktyki, przyciągając gwiazdy na ciasne orbity swoją ogromną grawitacją” | Harvard i Smithsonian w oświadczeniu.
„Korzystając z obrazu (teleskopu Event Horizon lub EHT), przybliżyliśmy się tysiąc razy bliżej tych orbit, gdzie grawitacja staje się milion razy silniejsza. Z tej bliskiej odległości czarna dziura przyspiesza materię, zbliżając się do prędkości światła i zakrzywia się. ścieżki fotonów w skręconej (czasoprzestrzeni).”
Czarna dziura znajduje się około 27 000 lat świetlnych od Ziemi. Nasz Układ Słoneczny znajduje się w jednym z ramion spiralnych Drogi Mlecznej, dlatego jesteśmy tak daleko od centrum galaktyki. Gdybyśmy mogli to zobaczyć na nocnym niebie, czarna dziura wydawałaby się tej samej wielkości co pączek siedzący na Księżycu.
„Byliśmy zdumieni, jak dobrze rozmiar pierścienia odpowiadał oczekiwaniom ogólnej teorii względności Einsteina” – powiedział w oświadczeniu naukowiec projektu EHT, Jeffrey Bauer z Instytutu Astronomii i Astrofizyki z Academia Sinica w Tajpej.
„Te bezprecedensowe obserwacje znacznie poprawiły nasze zrozumienie tego, co dzieje się w (centrum) naszej galaktyki, i dostarczyły nowych informacji na temat interakcji tych gigantycznych czarnych dziur z otoczeniem”.
Poszukiwanie czarnej dziury
Uchwycenie i potwierdzenie tego obrazu i odkrycia zajęło astronomom pięć lat. Wcześniej naukowcy obserwowali gwiazdy krążące wokół niewidzialnych, masywnych obiektów w centrum galaktyki.
Ramesh Narayan, astrofizyk teoretyczny z Centrum Astrofizyki: „Teraz widzimy, że czarna dziura pochłania pobliski gaz i światło, ciągnąc je w bezdenny krater”. Harvard i Smithsonian w oświadczeniu. „Ten obraz potwierdza dziesięciolecia prac teoretycznych nad zrozumieniem, w jaki sposób czarne dziury zjadają”.
Odkrycie to było możliwe dzięki ponad 300 badaczom z 80 instytucji współpracujących z siecią ośmiu różnych radioteleskopów na całym świecie, które tworzą Teleskop Event Horizon.
Nazwa teleskopu pochodzi od „horyzontu zdarzeń”, punktu, w którym żadne światło nie może uciec z czarnej dziury. Ta globalna sieć teleskopów zasadniczo stanowi jeden wirtualny teleskop „rozmiaru Ziemi”, gdy wszystkie osiem są połączone, a obserwacje są obok siebie.
Chociaż oba obrazy wyglądają podobnie, łuk A* jest ponad 1000 razy mniejszy niż M87*.
„Mamy dwa zupełnie różne typy galaktyk i dwie bardzo różne masy czarnych dziur, ale w pobliżu krawędzi tych czarnych dziur wyglądają one niesamowicie podobnie” – powiedziała Sera Markov, współprzewodnicząca Rady Naukowej EHT i profesor astrofizyki teoretycznej na Instytut. Uniwersytet Amsterdamski w oświadczeniu.
„To mówi nam, że ogólna teoria względności (Einsteina) ściśle rządzi tymi rzeczami, a wszelkie różnice, które widzimy dalej, muszą wynikać z różnic w materiałach otaczających czarne dziury”.
Nie można zrobić zdjęcia
Chociaż czarna dziura Drogi Mlecznej znajduje się bliżej Ziemi, trudno było ją sfotografować.
„Gaz w pobliżu czarnych dziur porusza się z tą samą prędkością – mniej więcej taką samą prędkością światła – wokół zarówno Sgr A*, jak i M87*”, naukowiec EHT Chi-kwan Chan z Steward Observatory i Department of Astronomy and Data Science Institute na Uniwersytecie z Arizony powiedział w oświadczeniu.
„Ale kiedy gazowi potrzeba dni lub tygodni na okrążenie większej M87*, w znacznie mniejszej Sgr A* kończy okrążenie w zaledwie kilka minut. Oznacza to, że jasność i wzór gazu wokół Sgr A* zmieniały się gwałtownie jak obserwowała to współpraca EHT – trochę jak próba zrobienia wyraźnego zdjęcia szczeniaka szybko goniącego za ogonem”.
Globalna sieć astronomów musiała opracować nowe instrumenty, aby umożliwić szybki ruch gazu wokół Sagittarius A*. Wynikowy obraz jest średnią różnych zdjęć wykonanych przez zespół. Według naukowców z Caltech uchwycenie obrazu Strzelca A* było jak zrobienie zdjęcia ziarnka soli w Nowym Jorku aparatem w Los Angeles.
„Ten obraz z Teleskopu Event Horizon wymaga czegoś więcej niż tylko zrobienia zdjęcia z teleskopów na wysokich szczytach górskich. Jest to produkt zarówno trudnych technicznie obserwacji teleskopowych, jak i innowacyjnych algorytmów obliczeniowych” – powiedziała Katherine Bowman, naukowiec z Rosenberg i adiunkt w dziedzinie informatyki i matematyki, elektrotechniki i astronomii w California Institute of Technology podczas konferencji prasowej.
Każdy teleskop został przesunięty do maksymalnego limitu, który nazywa się limitem dyfrakcji lub maksymalną liczbą minutowych obiektów, które może zobaczyć.
„I to jest w zasadzie poziom, który tutaj widzimy”, powiedział Johnson na konferencji prasowej. „To niejasne, ponieważ aby obraz był wyraźniejszy, musimy odsunąć nasze teleskopy lub przejść na wyższe częstotliwości”.
Wgląd
Uzyskanie obrazów dwóch zupełnie różnych czarnych dziur pozwoli astronomom określić ich podobieństwa i różnice oraz lepiej zrozumieć, jak zachowuje się gaz wokół supermasywnych czarnych dziur, co może przyczynić się do powstawania i ewolucji galaktyk. Uważa się, że czarne dziury znajdują się w centrum większości galaktyk i działają jako ich silniki.
Tymczasem zespół EHT pracuje nad rozszerzeniem sieci teleskopu i wprowadzeniem ulepszeń, które mogą w przyszłości prowadzić do bardziej oszałamiających obrazów, a nawet filmów czarnych dziur.
Uchwycenie czarnej dziury w ruchu może pokazać, jak zmienia się ona w czasie i co robi gaz, gdy okrąża czarną dziurę. Bowman i członek EHT Antonio Fuentes, który dołączy do Caltech jako badacz podoktorancki w październiku, opracowują metody, które pozwolą im połączyć ze sobą obrazy czarnych dziur, aby odzwierciedlić ten ruch.
Ten „pierwszy bezpośredni obraz łagodnego olbrzyma w centrum naszej galaktyki” to dopiero początek, powiedział Ferial Ozil, członek Rady Naukowej EHT i profesor astronomii i fizyki oraz prodziekan ds. badań na Uniwersytecie Arizony. Konferencja prasowa.
„Ten obraz jest świadectwem tego, co możemy osiągnąć, gdy łączymy nasze umysły jako globalnej społeczności badawczej, aby uczynić pozornie niemożliwe i możliwe” – powiedział w oświadczeniu dyrektor National Science Foundation, Sithuraman Panchanathan. „Język, kontynenty, a nawet galaktyka nie mogą stanąć na drodze do tego, co ludzkość może osiągnąć, gdy zjednoczymy się dla wspólnego dobra wszystkich”.
