U travnju 2019. godine povijest suradnje na teleskopu teleskop Horizon napravila je povijest kada je objavila prvu sliku crne rupe ikad snimljene. To je ostvarenje bilo desetljećima u nastanku i pokrenulo međunarodni medijski cirkus. Slika je rezultat tehnike poznate kao interferometrija, gdje su promatračnice širom svijeta kombinirale svjetlost iz svojih teleskopa kako bi stvorile kompozitnu sliku.
Ova je slika pokazala ono što su astrofizičari dugo predviđali da ekstremno gravitacijsko savijanje uzrokuje padanje fotona oko horizonta događaja, doprinoseći svijetlim prstenima koji ih okružuju. Prošli tjedan, 18. ožujka, tim istraživača iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku (CfA) objavio je nova istraživanja koja pokazuju kako slike crnih rupa mogu otkriti zamršenu potkonstrukciju unutar njih.
Studija koja opisuje njihova otkrića, pod nazivom „Univerzalni interferometrijski potpis fotonskog prstena crne rupe“, nedavno se pojavila u časopisu Napredak znanosti, Tim je vodio Michael Johnson, astrofizičar iz CfA, i inducirao članove Harvard's Black Hole Initiative (BHI), Nacionalnog laboratorija Los Alamosa, Centra za teoretske znanosti u Princetonu i više sveučilišta.
Kao što je Johnson objasnio u nedavnom priopćenju za medije CfA:
"Slika crne rupe zapravo sadrži ugniježđen niz prstenova. Svaki uzastopni prsten ima približno isti promjer, ali postaje sve oštriji jer je njegova svjetlost više puta obilazila crnu rupu prije nego što je stigla do promatrača. S trenutnom slikom EHT-a ugledali smo samo svu složenost koja bi se trebala pojaviti na slici bilo koje crne rupe. "
Kako nam govori zakon Opće relativnosti, gravitaciona polja mijenjaju zakrivljenost prostornog vremena. U slučaju crne rupe, efekt je ekstreman i uzrokuje da čak svjetlost (fotoni) propada oko njih. Ovi fotoni bacaju sjenu na svijetli prsten padajućeg plina i prašine koji se gravitacijom crne rupe ubrzava do relativističkih brzina.
Oko ove zasjenjene regije nalazi se „fotonski prsten“ proizveden iz fotona koji su koncentrirani jakom gravitacijom u blizini crne rupe. Ovaj prsten može astronomima puno reći o crnoj rupi jer njena veličina i oblik otkrivaju masu i rotaciju (aka. "Spin") crne rupe. Zbog EHT slika, istraživači crnih rupa sada imaju alat pomoću kojeg mogu proučavati crne rupe.
Od 1950-ih astronomi su mnogo naučili o njima proučavanjem utjecaja koji imaju na njihovo okruženje. Drugim riječima, istraživanje crnih rupa ima neizravnu i teorijsku prirodu. Ali uz mogućnost snimanja slika ovih nebeskih objekata astronomi ih mogu konačno izravno izučiti i prikupiti stvarne podatke.
George Wong, diplomski student fizike na Sveučilištu Illinois u Urbana-Champaignu, bio je odgovoran za razvoj softvera za izradu simuliranih slika crne rupe. Ovaj softver dopušta računanje slika do sada najveće razlučivosti i omogućuje njihovom timu da ih dekomponuje u predviđeni niz podslika. Kao što je Wong naznačio:
„Okupljanje stručnjaka iz različitih područja omogućilo nam je da stvarno povežemo teorijsko razumijevanje fotonskog prstena s onim što je moguće promatranjem. Ono što je započelo kao klasični proračuni olovke i papira natjeralo nas je da svoje simulacije potaknemo na nove granice. "
Ono što je posebno iznenadilo istraživače bilo je kako potkonstrukcija otkrivena crnom rupom stvara nove mogućnosti za istraživanje. Iako su podočnjaci koje su otkrili na slikama obično nevidljivi golim okom, oni daju vrlo jasne signale kada ih opažaju nizovi teleskopa pomoću interferometrije.
To astronomima predstavlja relativno lak način da se prošire na dosadašnji rad EHT suradnje. "Iako snimanje crnih rupa obično zahtijeva mnogo raspodijeljenih teleskopa, podočnjaci su savršeni za proučavanje pomoću samo dva teleskopa koji su vrlo udaljeni jedan od drugog", rekao je Johnson. "Dodavanje jednog svemirskog teleskopa u EHT bilo bi dovoljno."
Polja astronomije i astrofizike posljednjih su godina doživjela više revolucija. Između prvih opažanja međuzvjezdanih objekata, potvrde gravitacijskih valova i prvih izravnih opažanja crne rupe. Ti su prvi omogućili istraživanje koje obećava otključavanje brojnih trajnih misterija o kozmosu.
Istraživanje tima omogućeno je dijelom zahvaljujući bespovratnim sredstvima koje su izdali NASA, Nacionalna zaklada za znanost (NSF), Ministarstvo energetike (DoE) i više znanstvenih i istraživačkih zaklada.
