Televizor Event Horizon, niz planeta u rasponu od osam zemaljskih teleskopa formiranih međunarodnom suradnjom, snimio je ovu sliku supermasivne crne rupe u središtu galaksije M87 i njezine sjene.
(Slika: © EHT suradnja)
Crne rupe napokon su izvučene iz sjene.
Čovječanstvo je prvi put ikad fotografiralo jednu od tih neuhvatljivih kozmičkih zvijeri, svjetlucajući na egzotičnom carstvu iz prostornog vremena koje je dugo bilo izvan našeg kuna.
"Vidjeli smo ono što smo smatrali nedostižnim", izjavio je danas (10. travnja) Sheperd Doeleman sa Sveučilišta Harvard i Harvard-Smithsonian Center za astrofiziku tijekom konferencije za novinare u Nacionalnom klubu za tisak u Washingtonu, D.C.
Doeleman upravlja projektom Horizon Event Telescope (EHT), koji je snimio epske slike. Ove četiri fotografije, koje su danas otkrivene na press događajima širom svijeta i u nizu objavljenih radova, ocrtavaju obrise monstruozne crne rupe koja vreba u srcu eliptične galaksije M87.
Slike su same po sebi dovoljno pametne. No još je značajniji onaj trag koji će novi rezultati vjerojatno zasvijetliti, rekli su istraživači.
"Doista je novo polje za istraživanje", rekao je Peter Galison, profesor fizike i povijesti znanosti na Harvardu, u razgovoru za EHT prošlog mjeseca na festivalu South by Southwest (SXSW) u Austinu, Texas. "I to je u konačnici i uzbudljivo u ovome."
Galison, koji je suosnivač Harvard-ove interdisciplinarne Inicijative crnih rupa (BHI), usporedio je potencijalni utjecaj slika s crtežima koje je napravio engleski znanstvenik Robert Hooke 1600-ih. Te su ilustracije ljudima pokazale kako insekti i biljke izgledaju kroz mikroskop.
"To je otvorilo svijet", rekao je Galison o Hookeovom djelu.
Teleskop veličine Zemlje
EHT je konzorcij s više od 200 znanstvenika koji djeluje već oko dva desetljeća. To je uistinu međunarodno nastojanje; financiranje tijekom godina dolazilo je od američke Nacionalne zaklade za znanost i mnogih drugih organizacija u zemljama širom svijeta.
Projekt je dobio ime po poznatoj crnoj rupi da se nema povratka - granica preko koje ništa, pa ni svjetlost, ne može pobjeći od gravitacijskih steza objekta.
"Horizont događanja krajnji je zatvorski zid", rekao je za Space.com osnivač BHI direktor Avi Loeb, predsjedavajući odjela za astronomiju Harvarda. (Loeb nije dio EHT tima.) "Jednom kad uđete u njega nikad ne možete izaći."
Stoga je nemoguće fotografirati unutrašnjost crne rupe, osim ako nekako sami ne uspijete ući unutra. (Vi i vaše slike, naravno, niste uspjeli vratiti se u vanjski svijet.)
Dakle, EHT prikazuje horizont događaja, preslikavajući tamnu siluetu crne rupe. (Disk brzorastućeg plina koji se vrti u crne rupe emitira puno zračenja, tako da se takve siluete ističu.)
"Tražimo gubitak fotona", rekao je za Space.com član znanstvenog vijeća EHT-a Dan Marrone, izvanredni profesor astronomije na Sveučilištu u Arizoni.
Projekt je pomno proučio dvije crne rupe - begemot M87, koji nosi oko 6,5 milijardi puta veću masu sunčevog Zemlje, i središnju crnu rupu naše galaksije Mliječni put, poznatu kao Strijelac A *. Ovaj posljednji objekt, iako je još uvijek supermasivna crna rupa, tutnjava je u usporedbi s zvijeri M87 koja sadrži samo 4,3 milijuna solarnih masa.
Oba ova objekta su teške mete zbog njihove ogromne udaljenosti od Zemlje. Strijelac A * nalazi se na oko 26 000 svjetlosnih godina, a crna rupa M87 udaljena je nevjerovatnih 53,5 milijuna svjetlosnih godina.
Iz naše perspektive, horizont događaja Strijelca A "toliko je mali da je ekvivalent gledanju naranče na Mjesecu ili ako možete čitati novine u Los Angelesu dok sjedite u New Yorku", rekao je Doeleman tijekom SXSW događaj prošlog mjeseca.
Nijedan niti jedan teleskop na Zemlji ne može napraviti to promatranje, tako da su Doeleman i ostatak EHT tima morali biti kreativni. Istraživači su povezali radio teleskope u Arizoni, Španjolskoj, Meksiku, Antarktiku i drugim mjestima širom svijeta, tvoreći virtualni instrument veličine Zemlje.
Toliko podataka
EHT tim koristio je ovaj megaskop za proučavanje dvije supermasivne crne rupe za dva tjedna do danas - jednom u travnju 2017. i opet sljedeće godine. Nove slike potječu iz prvog promatračkog pokreta.
Postoje dobri razlozi zašto su potrebne dvije godine da se prvi rezultat objavi. Kao prvo, svake večeri promatranja generirano je oko 1 petabajt podataka, što je rezultiralo takvim povlačenjem da tim mora svoje podatke premjestiti s mjesta na mjesto staromodnog načina.
"Nema načina da te podatke prenosimo putem interneta", rekao je znanstvenik EHT projekta Dimitrios Psaltis, profesor astronomije na Sveučilištu u Arizoni, na događaju SXSW. "Dakle, ono što u stvari radimo jest, uzimamo svoje tvrde diskove i FedEx ih postavljamo s mjesta na drugo. To je mnogo brže od bilo kojeg kabela koji ikad možete pronaći."
To naravno usporava i komplicira analizu. Na primjer, podaci s područja EHT blizu Južnog pola nisu se mogli spustiti s Antarktika sve do prosinca 2017., kada je bilo dovoljno toplo da avioni mogu ući i izaći, rekao je Marrone.
Koreliranje i kalibriranje podataka također je bilo škakljivo, dodao je. I tim se jako pobrinuo za ovaj rad, s obzirom na značajnu prirodu nalaza.
"Ako ćete doći s velikim tvrdnjama o snimanju crne rupe, morate imati velike dokaze, vrlo jake dokaze", rekao je Doeleman na događaju SXSW (koji je služio kao objašnjivač EHT-ovog napora, ali nije najavio bilo kakvi rezultati).
"I na našem projektu često mislimo da ljudi poput [Alberta] Einsteina, [Arthura] Eddingtona [i Karla] Schwarzschilda svojevrsno gledaju preko naših ramena", dodao je, pozivajući se na fizičare koji su pomogli pionirima u razumijevanju crnih rupa. "A kad imate svjetiljke koje nekako provjeravaju vaš rad, zaista želite to ispraviti."
Što sve to znači
Projekt EHT ima dva glavna cilja, Psaltis je rekao: da se prvi put ikada zamisli horizont događaja i da se pomogne utvrditi trebaju li Einsteinove teorije opće relativnosti bilo kakve revizije.
Prije nego što se Einstein pojavio, gravitacija je općenito smatrana tajanstvenom silom na daljinu. Ali opća relativnost opisuje je kao izvijanje prostora-vremena: Ogromni predmeti poput planeta, zvijezda i crnih rupa stvaraju neku vrstu saganja u prostor-vremenu, onoliko koliko bi kugla za kuglanje bila postavljena na trampolinu. Predmeti koji se nalaze u blizini slijede ovu krivulju i slijevaju se u središnju masu.
Opća relativnost držala se nevjerojatno dobro tijekom stoljeća od svog uvođenja, prolazeći svaki test koji su na njega bacili znanstvenici. No opažanja EHT-a pružaju još jedno ispitivanje, u ekstremnom carstvu u kojem predviđanja možda ne odgovaraju stvarnosti. To je zato što astronomi mogu izračunati očekivanu veličinu i oblik horizonta događaja koristeći opću relativnost, objasnio je Psaltis.
Ako se promatrana silueta podudara s simulacijama utemeljenim na teoriji, "tada je Einstein imao 100% pravo", rekao je Psaltis. "Ako je odgovor ne, onda moramo prilagoditi njegovu teoriju kako bi uspio raditi s eksperimentima. Tako ide i znanost."
I danas smo naučili da nikakve promjene nisu potrebne, barem u ovom trenutku: EHT-ova M87 opažanja u skladu su s općom relativnošću, rekli su članovi tima. Naime, horizont događaja je gotovo kružan i „prave“ veličine za crnu rupu te ogromne mase.
"Moram priznati, bio sam pomalo zapanjen što se toliko uskladio s predviđanjima koja smo imali", rekao je član EHT tima Avery Broderick sa Sveučilišta u Waterloou i Perimetarni institut za teorijsku fiziku u Kanadi, izjavio je tijekom današnje konferencije za novinare ,
Naravno, takvo tkanje tla bitno je za znanstveni proces. Doista, pružanje boljih informacija za ulazak u teorije i simulacije vjerojatno će biti jedan od najvećih doprinosa EHT-a, rekao je Loeb.
"Bavljenje fizikom je dijalog s prirodom", rekao je. "Mi testiramo naše ideje uspoređujući ih s eksperimentima; eksperimentalni su podaci presudni."
Novi bi rezultati također trebali pomoći znanstvenicima da se bolje nose s crnim rupama, rekao je on i drugi istraživači. Na primjer, EHT slike će vjerojatno zasvijetliti kako se plinske spirale spuštaju u čeljust crne rupe. Ovaj proces akrekcije, koji može dovesti do stvaranja snažnih mlaznica zračenja, slabo je razumljiv, rekao je Loeb.
Pored toga, oblik horizonta događaja može otkriti da li se vrti crna rupa, rekla je Fiona Harrison s Kalifornijskog tehnološkog instituta, glavna istraživačica NASA-inog proučavanja crnih rupa Nuklearni spektroskopski niz teleskopa (NuSTAR) misija.
"Izravno smo zaključili davanje crnih rupa", rekao je Harrison, koji nije dio EHT tima za Space.com. EHT slike pružaju "izravan test, što je vrlo uzbudljivo", dodala je.
Podaci EHT-a otkrili su da se crna rupa M87 vrti u smjeru kazaljke na satu, rekli su danas članovi tima.
Projekt bi također trebao pokazati kako se materija distribuira oko crne rupe, a opažanja EHT-a na kraju bi mogla naučiti astronome o tome kako supermasivne crne rupe oblikuju evoluciju njihovih galaktika tijekom dugog vremena, rekao je Harrison.
Rezultati EHT-a također se dobro podudaraju s onima iz Laser Interferometar Gravitacijsko-valna opservatorija (LIGO), koji je otkrio raširenost prostora i vremena nastao spajanjem crnih rupa samo nekoliko desetaka puta masivnijim od sunca.
"Unatoč tome što se razlikuju u masi faktora od milijarde, sve su poznate crne rupe u skladu s jednim opisom", rekao je danas Broderick. "Crne i velike rupe analogne su na važan način. Ono što učimo od jednog [tipa] nužno se odnosi i na drugo."
A u slučaju da se pitate o Strijelcu A *: EHT tim se nada da će uskoro dobiti snimke te supermasivne crne rupe, rekao je danas Doeleman. Istraživači su prvo pogledali M87, a to je malo lakše riješiti nego Strijelca A *, jer je on manje promjenjiv u kratkim vremenskim intervalima, objasnio je.
Nova perspektiva?
Zatim, tu je šira privlačnost novoobjavljenih slika - kako to govori onima od nas koji nismo astrofizičari.
Doprinosi ovoj areni mogli bi biti značajni, rekli su članovi EHT tima i vanjski znanstvenici. Fotografije mogu promijeniti način na koji razmišljamo o sebi i svom mjestu u svemiru, primijetio je Marrone, citirajući čuvenu fotografiju "Earthrise" koju je snimio astronaut Apollo 8 Bill Anders u prosincu 1968. Ova slika koja je masama davala pogled na naš planet kao doista je - usamljeno postolje života u beskonačnom moru mraka - široko zaslužno za poticanje ekološkog pokreta.
Vidjeti crnu rupu u stvarnom životu - ili njezinu siluetu, svejedno - "stvar je znanstvene fantastike", rekao je Harrison. I vidjeli smo samo prvih nekoliko fotografija projekta, dodala je: "Oni će samo postati bolji."
- Astronomi će prvi put zaviriti u crnu rupu s teleskopskim teleskopom događaja
- Ova ogromna crna rupa vrti se pola brzine svjetlosti!
- 8 Zbunjujuća misterija astronomije
Knjiga Mikea Wall-a o potrazi za vanzemaljskim životom, "Tamo vani"(Grand Central Publishing, 2018 .; ilustrirao Karl Tate), je vani. Pratite ga na Twitteru @michaeldwall, Pratite nas na Twitteru @Spacedotcom ili Facebook.
