Pred tromi rokmi prekvapila vedecká komunita ďalekohľadu Event Horizon Telescope (EHT) svet prvou fotografiou čiernej diery zachytenou v susednej galaxii M87. Teraz ten istý tím po prvýkrát ukázal priamy vizuálny dôkaz s prvým obrázkom čiernej diery v našej galaxiipomocou pozorovaní z globálnej siete rádioteleskopov.
V tomto článku vám povieme, ako sa získal obraz čiernej diery v našej galaxii a aké to má dôsledky.
Zachyťte obraz čiernej diery v našej galaxii
Toto je Sagittarius A*, vysoko premenlivý zdroj žiarenia, ktorý sa neustále mení. Vedci už roky používajú algoritmy na rekonštrukciu jeho vývoja v priebehu času, ako keby to bol „film“, ale teraz uspeli a vykreslili svoje statické obrázky.
Okrem súboru článkov publikovaných v špeciálnom vydaní The Astrophysical Journal Letters, tím spolupráce s teleskopom Event Horizon Telescope (EHT) dnes odhalil míľnik na sérii súbežných medzinárodných tlačových konferencií po celom svete.
„Toto je prvý obrázok Sagittarius A*, supermasívnej čiernej diery v strede Mliečnej dráhy, ktorý je 4 milióny krát hmotnejší ako Slnko. Poskytujeme prvý priamy vizuálny dôkaz o ich existencii,“ povedala Sara Issaoun, výskumná členka Harvardského astrofyzického centra, v ústredí Európskeho južného observatória (ESO) v nemeckom Mníchove.
Výsledky poskytli ohromujúci dôkaz, že objekt bol čiernou dierou, a poskytli cenné informácie o fungovaní týchto obrovských hviezd, o ktorých sa predpokladá, že ležia v strede väčšiny galaxií.
Podľa viac ako 300 vedcov z 80 centier zapojených do objavu gigantická diera „váži“ približne 4 milióny slnečných hmôt v oblasti, ktorá nie je väčšia ako naša slnečná sústava. 27.000 XNUMX svetelných rokov od našej planéty. Z nášho pohľadu je to veľkosť šišky na Mesiaci na oblohe.
prvý vizuálny dôkaz
Snímka predstavuje dlho očakávaný pohľad na masívny objekt v strede našej galaxie. Vedci videli hviezdy obiehajúce okolo veľmi veľkých, kompaktných, neviditeľných objektov v strede Mliečnej dráhy. To silne naznačuje, že nebeské teleso Sadge A* je čierna diera.
Hoci samotnú čiernu dieru nevidíme, pretože je úplne tmavá, žiariaci plyn, ktorý ju obklopuje, odhaľuje charakteristický rys: tmavú centrálnu oblasť (nazývanú tieň) obklopenú jasnou prstencovou štruktúrou. Nový pohľad zachytáva svetlo ohýbané silnou gravitáciou čiernej diery.
"Boli sme prekvapení, že veľkosť prstenca tak dobre zodpovedala predpovediam Einsteinovej všeobecnej teórie relativity," povedal Geoffrey Bower, hlavný vedec projektu EHT v Inštitúte pre astronómiu a astrofyziku, Academia Sinica, Taipei. „Tieto bezprecedentné pozorovania výrazne zlepšujú naše chápanie toho, čo sa deje v strede našej galaxie a poskytnúť nové poznatky o tom, ako obrovské čierne diery interagujú so svojím prostredím".
Pozorovanie takého vzdialeného objektu by si vyžadovalo teleskop veľkosti Zeme, aj keď virtuálne alebo ekvivalentne, a práve to môže EHT dosiahnuť. Pozostáva z ôsmich rádioteleskopov umiestnených v Čile, Spojených štátoch, Mexiku, Španielsku a na južnom póle. V USA, prevádzkovanom Európskym južným observatóriom (ESO) a ďalšími medzinárodnými partnermi v púšti Atacama v Čile, v Európe vyniká Inštitút pre milimetrickú rádioastronómiu (IRAM) v Sierra Nevade (Granada).
EHT pozoroval Sagittarius A* niekoľko po sebe nasledujúcich nocí, pričom zbieral údaje celé hodiny, podobne ako pri použití dlhých expozícií na fotoaparáte. Medzi rádioteleskopy, ktoré tvoria EHT, anténu IRAM z Rozhodujúcu úlohu pri pozorovaniach zohrala dĺžka 30 metrov, čo umožňuje získať prvé obrázky.
Prostredníctvom techniky nazývanej veľmi dlhá referenčná interferometria (VLBI, ktorá využíva matematické operácie namiesto šošoviek) boli signály zo všetkých rádioteleskopov skombinované a ich údaje spracované algoritmami a superpočítačmi, aby sa zrekonštruoval najlepší možný obraz.
Thalia Traianou, výskumníčka z Andalúzskeho inštitútu astrofyziky (IAA-CSIC), dodáva: "Technológia nám umožní získať nové snímky čiernych dier a dokonca aj filmy."
Dve podobné čierne diery
Pokiaľ ide o snímku čiernej diery v galaxii M87 urobenú v roku 2019, vedci sa zhodujú, že tieto dve čierne diery vyzerajú veľmi podobne, aj keď čierna diera v našej galaxii je viac ako 1000-krát menšia a menej hmotná ako M87*, ktorá je vzdialená 55 miliónov svetelných rokov. Obria hviezda má hmotnosť 6.500 miliardy sĺnk a priemer 9.000 miliárd kilometrov, čo znamená, že do nej vstúpi slnečná sústava až po Neptún.
„Máme dva úplne odlišné typy galaxií a dve veľmi rozdielne hmotnosti čiernych dier, ale blízko okrajov týchto čiernych dier vyzerajú prekvapivo podobne,“ povedala Sera Markoff, spolupredsedníčka vedeckého výboru EHT a profesorka teoretickej astrofyziky. na univerzite v Amsterdame. To nám hovorí, že všeobecná relativita riadi tieto objekty zblízka a že akékoľvek rozdiely, ktoré vidíme ďalej, sú spôsobené rozdielmi v hmote obklopujúcej čiernu dieru. »
Roberto Emparan, teoretický fyzik a profesor ICREA na Inštitúte kozmológie Barcelonskej univerzity, to vysvetľuje SMC Spain: „V súčasnosti môžeme povedať, že podobnosť medzi obrázkom M87* z roku 2019 a aktuálny obrázok pochádza z SgrA *, ktorý ukazuje, že bez ohľadu na veľkosť čiernej diery, prostredie najbližšie k čiernej diere je veľmi podobné. Budúce pozorovania nám povedia viac o vlastnostiach hmoty obklopujúcej čiernu dieru a možno budeme schopní povedať, či je objekt skutočne tým, čo predpovedala Einsteinova teória, alebo exotickejším „podvodníkom“ alebo „napodobiteľom“.
Gonzalo J. Olmo, profesor Katedry teoretickej fyziky a IFIC Hybridného centra Univerzity vo Valencii a CSIC, a Diego Rubiera-García, výskumník talentov z Katedry teoretickej fyziky Univerzity Complutense v Madride, sa zhodujú. „Hoci je tento objekt tisíckrát väčší ako objekty pozorované dnes v Mliečnej dráhe, jeho podobnosť s našou „malou“ čiernou dierou ukazuje všeobecnosť fyziky, ktorá tieto objekty popisuje,“ zdôraznili pre SMC Spain.
Dnešné výsledky sú však oveľa ťažšie ako M87*, hoci Sagittarius A* je bližšie. Tím musel vyvinúť nové sofistikované nástroje na vysvetlenie pohybu plynu okolo Sgr A*. Zatiaľ čo M87* je jednoduchší a stabilnejší objektív, takmer všetky obrázky vyzerajú rovnako, Sgr A* nie.
"Plyn v blízkosti čiernej diery sa pohybuje rovnakou rýchlosťou, takmer rovnako rýchlo ako svetlo, v blízkosti Sagittarius A* a M87*," vysvetlil vedec EHT Chi-kwan Chan z observatória Stewarda a oddelenia astronómie a údajov. University of Arizona, zatiaľ čo plyn trvá dni až týždne, kým obehne väčšiu M87*, oveľa menší Sagittarius A* dokončí obežnú dráhu za pár minút."
"To znamená, že jas a vzor plynu okolo Sagittarius A* sa rýchlo mení, pretože EHT spolupracuje na jeho pozorovaní: je to trochu ako snažiť sa získať jasný obraz šteniatka, ktoré sa rýchlo naháňa za chvostompokračoval.
Snímka čiernej diery Sgr A* je priemerom rôznych obrázkov, ktoré tím extrahoval, čím sa po prvýkrát objavila obrovská hviezda v strede Mliečnej dráhy.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o obrázkoch zachytených v čiernej diere v našej galaxii.