V središču galaksije, imenovane Messier 87, približno 55 milijonov svetlobnih let, okoli katere je vsa zadeva galaksije, stoji pošast: supermasivna črna luknja. Črna luknja v središču M87 je približno 6, 5 milijarde krat večja od sončne mase tako gosta, da je njena hitrost pobega ali hitrost, potrebna za ubežitev težnosti predmeta, večja od hitrosti svetlobe. Skladno s tem niti fotoni svetlobe ne morejo ubežati, ko se sprehodijo preblizu.
Vendar naj vas ime "črna luknja" ne zavede. "Nekakšen paradoks narave so črne luknje, ki svetlobi ne dopuščajo, da so nekateri najsvetlejši predmeti v vesolju, " pravi Shep Doeleman, višji znanstveni sodelavec s Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko in direktor v okviru projekta Event Horizon Telescope (EHT), mednarodnega prizadevanja za neposredno sliko supermasivne črne luknje s teleskopi po vsem svetu.
Danes je projekt EHT, ki vključuje osem opazovalnic in več kot 60 znanstvenih institucij v več kot 20 državah, objavil prvo sliko črne luknje. "To podobo sem prvič videl zdaj, " pravi France Córdova, direktor Nacionalne znanstvene fundacije (NSF) na tiskovni konferenci v National Press Club. "In to mi je prineslo solze v očeh. To je zelo velika stvar. "
V časopisu Astrophysical Journal je danes objavljenih tudi šest znanstvenih člankov, v katerih so podrobno opisana prva neposredna opažanja črne luknje.
Čeprav svetloba sama ne more ubežati črne luknje, vsako črno luknjo, znano kot obzorje dogodkov, obdaja nekakšna meja. Vsako zadevo, ki se sprehaja čez obzorje dogodka, porabi črna luknja, vendar se plini kopičijo tik pred horizontom dogodkov in se segrejejo na stotine milijard stopinj, kar oddaja ogromno sevanje po galaksiji. Obzorje dogodkov okoli črne luknje M87 je približno 1, 5 svetlobnih dni, oziroma približno 40 milijard kilometrov, približno enake velikosti kot naš sončni sistem.
"Kaj pričakujemo, če vidimo supermasivno črno luknjo v središču galaksije in menimo, da obstajajo v središčih večine galaksij, je, da intenzivna gravitacija črpa plin v bližini proti črni luknji in se segreva gor, "pravi Doeleman. "Poskušate stisniti veliko plina do najmanjše prostornine, kot si jo lahko zamislite ... in vse, kar zelo vroč plin oddaja [svetloba]."
Po letih načrtovanja več kot 200 mednarodnih znanstvenikov so podatki, ki naj bi pokazali prvo sliko črne luknje, pripravljeni. Ekipa se zbere za veliko razkritje - to je potresni trenutek v astrofiziki.Opazovanja črne luknje v središču M87 kažejo, da se vrti v smeri urinega kazalca. Na dnu slike, kjer je svetlobni obroč svetlejši, se vrtenje črne luknje premakne proti nam, del obroča na vrhu slike pa se odmakne.
Snemanje gorečega plina, ki obdaja obzorje dogodkov črne luknje, ki ga astronomi imenujejo "senca" ali "silhueta" črne luknje, se ni izkazalo za enostavno nalogo. Črna luknja M87 je v središču galaksije, zavita za svetle zvezde in velike plise in prah. Da bi ujeli fotone svetlobe, ki uspejo ubežati gravitacijskemu vrtincu supermasivne črne luknje, vlečene proti obzorju dogodkov, preden so leteli 55 milijonov svetlobnih let skozi M87 in čez medgalaktični prostor na Zemljo, so astronomi povezali nekaj najmočnejših radia teleskopi, ki so bili kdajkoli vgrajeni, da v določenem smislu konstruirajo teleskop velikosti Zemlje.
"Obstaja posebno področje, imenovano zelo dolga osnovna interferometrija, v katerem vežete radijske jedi po vsem svetu in dobivate izjemno velike povečave, " pravi Doeleman. Radioastronomski observatoriji, od južnega pola do teleskopa Grenlandije, so prispevali k opazovanju EHT ali bodo prispevali k njim. "S tehniko VLBI, ko celotno Zemljo naredite teleskop, morate posode na obeh straneh Zemlje povezati skupaj z mrežo atomske ure in to počnemo."
Teleskop o dogodkih Horizon je zbral podatke za prvo sliko črne luknje v letu 2017. Z atomskimi urami za časovno poravnavo opazovanj in superračunalniki za sestavljanje petabajtov podatkov lahko znanstveniki učinkovito dosežejo ločljivost teleskopa velikosti Zemlje - vendar ne pa zmožnost zbiranja svetlobe, zato lahko tehniko uporabljamo samo za opazovanje zelo svetlih predmetov. VLBI lahko zbira radijske valove samo na površinah posode, ki se nenehno vrtijo z Zemljo in pri tem pazi na sredino M87.
Veliki milimeter / submilimeterski sklop Atacama (ALMA), ki se nahaja na severu Čila, je vidna Mlečna potESO / Y. Beletskega na nebu. ALMA je najmočnejši radijski observatorij v mreži Event Horizon Telescope. (ESO / Y. Beletsky) "Te teleskope si lahko predstavljate kot majhne koščke srebra na Zemljinem zrcalu in ko se gibljejo, izsledijo pramene odsevnosti, in tako vi navijate skupaj, da tkate skupaj ali predenje, teleskop velikosti Zemlje - skoraj zgradite splet, kot je pajek, "pravi Doeleman.
Teleskopi zbirajo izjemno visokofrekvenčne (EHF) radijske valove, skoraj infrardečo svetlobo na elektromagnetnem spektru, z valovno dolžino 1, 3 milimetra. Doeleman pravi, da je frekvenca "ravno popolna", da se od robov črne luknje do naših radijskih krožnikov popelje na široko pot. Opazovalnice se ponoči obrnejo proti M87, marca in aprila pa, ko so atmosferske vodne hlape na najnižji ravni.
Teleskop o dogodku Horizon opazuje tudi Strelca A *, supermasivno črno luknjo v središču naše lastne galaksije, Mlečno pot. Strelec A * (izgovarja »zvezda Strelca A«) je veliko manj aktivna supermasivna črna luknja od tiste v središču M87. Strelec A *, nameščen približno 26.000 svetlobnih let, je dovolj majhen, da se na nebu zdi približno enake velikosti kot veliko daljši M87.
Številni znanstveniki verjamejo, da imajo črne luknje smiselno na področju teoretične fizike, vendar v resničnem življenju resnično ne bi mogle obstajati. Zajem slike črne luknje bi vse to spremenil.Poleg žarečega obzorja dogodkov okoli črne luknje M87 objekt v svoje vesolje izpušča curke materiala s svojih polov. "Dobite te curke relativističnih delcev, ker so seveda zelo energični, ki lahko pritečejo na desetine tisoč svetlobnih let, " pravi Doeleman. "Lahko grejo skozi celotno galaksijo in to sproščanje energije v galaktičnem merilu lahko spremeni način, kako izgleda celotna galaksija."
Energija curkov, ki izhajajo iz supermasivne črne luknje, je odvisna od tega, koliko snovi črna luknja porabi, pa tudi z vrtenjem, magnetnim poljem in drugimi lastnostmi. "Letala imajo v energiji enakovredno 10 milijard supernove, " na tiskovni konferenci pravi Sera Markoff, članica znanstvenega sveta EHT in profesorica na univerzi v Amsterdamu. "Te vrtoglave vrtače v tkanini vesolja in časa imajo številne posledice same od sebe, " pravi Markoff. Ko črna luknja izžareva ogromne količine energije, preprečuje, da bi plini okoli dogodkovnega obzorja tvorili nove zvezde, kar zavira rast galaksij.
V središču črne luknje je po Einsteinovi splošni teoriji relativnosti točka singularnosti, kjer se vsa stvar predmeta zgosti v prostornino, tako majhno, da je gostota v bistvu neskončna. V tem trenutku se verjame, da se znani zakoni fizike porušijo. Bliže obzorju dogodkov pa bodo znanstveniki preizkusili obliko silhuete črne luknje, da bi preizkusili zakone relativnosti.
"Moram priznati, da sem bil malo osupnjen, da se je tako ujemalo s napovedmi, ki smo jih dali, " na tiskovni konferenci pravi Avery Broderick, astrofizik z EHT in izredni profesor na Univerzi v Waterlou. "To je razveseljivo, a tudi nekoliko razburljivo."
Oblika svetlobe okoli črne luknje, znana kot fotonski obroč, kjer svetloba kroži po središču, služi kot najintenzivnejši preizkus Einsteinove teorije gravitacije, ki je bila kdaj izvedena.
"Eden od razlogov, da vidite svetlobni obroč, je, da je to orbita, pri kateri so fotoni omejeni, da se gibljejo v krogu okoli črne luknje, " pravi Doeleman. "Res je izjemno - vzameš predmet, kot je foton, ki potuje tako hitro, kot lahko karkoli potuje v vesolju, najhitreje se lahko premikaš, in potem spoznaš, da obstaja predmet, imenovan črna luknja, zaradi katerega se bo ta svetlobni žarek upognil popoln krog. In to je v bistvu tisto, kar vidiš. ... In če greš po Einsteinovih enačbah, je to zelo posebna orbita. "
Videti obroč okoli črne luknje, njegove sence, usmerjene proti kozmosu, je potrdilo, da teoretična fizika, položena pred več kot 100 leti, še vedno velja "v enem najbolj ekstremnih laboratorijev, ki nam ga ponuja vesolje."
"Mislim, da iskreno govori s človeškim duhom, da smo ga sposobni izvleči, " pravi Doeleman.
Lovci na črno luknjo se premierno prikazujejo v petek, 12. aprila ob 21. uri na kanalu Smithsonian.
