Naukowcom udało się zobrazować Saggittarius A*, supermasywną czarną dziurę, która żyje w centrum naszej galaktyki Drogi Mlecznej. To oszałamiająca czarna dziura, cztery miliony razy większa od masy naszego Słońca.
Ten potwór żyje w centrum naszej galaktyki Drogi Mlecznej
Patrzysz na ciemny obszar centralny, w którym znajduje się dziura, który jest otoczony przez światło płynące z ekstremalnie gorącego gazu przyspieszanego przez kolosalne siły grawitacyjne. Dla porównania, pierścień ma mniej więcej taką samą wielkość jak orbita Merkurego wokół naszego Słońca.
To dystans 40 milionów mil (około 60 km). Na szczęście, ponieważ ta supermasywna czarna dziura znajduje się tak daleko – jakieś 26 000 lat świetlnych w przyszłości – nie ma szans, abyśmy znaleźli się w jakimkolwiek niebezpieczeństwie.
Obraz został wyprodukowany przez międzynarodowy zespół o nazwie Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) współpraca.
Drugie zdjęcie roku przedstawia supermasywną czarną dziurę w centrum innej galaktyki, Messier 87, znanej również jako M87. Ta rzecz była ponad tysiąc razy większa niż nasze Słońce pod względem wielkości.
„Ale ten nowy obraz jest wyjątkowy, ponieważ jest nasz supermasywna czarna dziura” – wyjaśnił prof. Heino Falcke, jeden z europejskich pionierów projektu EHT.
„To jest „nasze podwórko”, a jeśli chcesz zrozumieć czarne dziury i sposób ich działania, to właśnie to powie ci, ponieważ widzimy je w skomplikowanych szczegółach” – powiedział Falcke dla BBC News.
Czym jest supermasywna czarna dziura?
Termin „supermasywna czarna dziura” odnosi się do obszaru przestrzeni, w którym materia zapadła się w sobie. Ponieważ jest tak silny, nic, nawet światło, nie może uciec przed grawitacyjnym przyciąganiem supermasywnej czarnej dziury. Supermasywne czarne dziury powstaną w wyniku katastrofalnego zniszczenia masywnych gwiazd. Z drugiej strony niektóre są niesamowicie ogromne i mają masę miliardów razy większą od naszego Słońca. Nie jest jasne, jak powstają te supermasywne czarne dziury.
Zdjęcie jest technicznym tour de force. To musi być. W odległości 26 000 lat świetlnych od Ziemi, Sagittarius A*, lub w skrócie Sgr A*, jest maleńkim punkcikiem na niebie. Rozpoznanie takiego celu wymaga niesamowitej rozdzielczości. Sztuczka EHT to technika zwana interferometrią z bardzo długimi liniami bazowymi (VLBI).
Zdjęcie to cud techniki. To musi być. Sagittarius A*, lub w skrócie Sgr A*, to maleńki punkt na nocnym niebie w odległości 26 000 lat świetlnych od Ziemi. Dostrzeżenie takiego celu z taką precyzją wymaga ogromnej rozdzielczości. EHT wykorzystuje metodę zwaną interferometrią z bardzo długimi liniami bazowymi (VLBI), aby osiągnąć to zadanie. W istocie jest to sieć ośmiu szeroko oddzielonych anten radiowych, która symuluje rozmiar teleskopu naszej planety.
Kąt elewacji EHT jest bardzo wysoki, co oznacza, że może ciąć na niebie kąt mierzony w mikrosekundach kątowych. Członkowie zespołu twierdzą, że mają jasność widzenia porównywalną do widzenia bajgla na powierzchni Księżyca.
Nawet wtedy skonstruowanie fotografii cyfrowej z kilku petabajtów (1 PB = 1 milion GB) danych wymaga użycia zegarów atomowych, inteligentnych algorytmów i wiecznej mocy superkomputerów.
Ciemność supermasywnej czarnej dziury zagina światło, tworząc dysk akrecyjny. Nie ma nic do zaobserwowania poza „cieniem”, ale jasność materii krążącej wokół tej ciemności i rozciągającej się w okrąg, zwany dyskiem akrecyjnym, ujawnia, gdzie znajduje się obiekt.
Być może zastanawiasz się, co nowego na zaktualizowanym zdjęciu M87 porównując go ze starym. Istnieją jednak istotne różnice.
„Ponieważ Sagittarius A* jest znacznie mniejszą czarną dziurą – jest około tysiąc razy mniejsza – jej struktura pierścieni zmienia się w tysiącach razy szybciej. Jest bardzo dynamiczny. „Hotspoty”, które widzisz na ringu, poruszają się z dnia na dzień” – powiedział dr Ziri Younsi z University College London.
Widać to na podstawie obliczeń zespołu dotyczących tego, co byś zobaczył, gdybyś był w stanie umieścić się w centrum naszej Drogi Mlecznej i obserwować sytuację oczami wrażliwymi na częstotliwości radiowe.
Z prędkością 190 000 mil na godzinę (około 300 000 km/s) przegrzany, rozentuzjazmowany gaz w pierścieniu wiruje wokół supermasywnej czarnej dziury. Jaśniejsze regiony to najprawdopodobniej miejsca, w których materia płynie w naszym kierunku i gdzie jej emisja światła jest wzmacniana lub „wzmacniana dopplerowsko”.
Te gwałtowne zmiany w pobliżu Sgr A* są jednym z powodów, dla których skonstruowanie obrazu M87 zajęło tak dużo czasu. Interpretacja danych była znacznie trudniejsza.
W przeciwieństwie do tego, M87, przy swoim większym rozmiarze i odległości 55 milionów lat świetlnych, wydaje się statyczna w porównaniu z M64.
Naukowcy już wykorzystują odkrycia na tym zdjęciu do testowania współczesnych teorii grawitacji. Jak dotąd to, co zaobserwowali, jest całkowicie zgodne z równaniami ogólnej teorii względności Einsteina, które po raz pierwszy opublikował w 1915 roku.
Od dziesięcioleci wiemy, że w centrum galaktyki Drogi Mlecznej istnieje supermasywna czarna dziura. Co jeszcze, poza supermasywną czarną dziurą, może wytworzyć siły, które przyspieszają pobliskie gwiazdy w kosmosie z prędkością 24 000 km/s (dla porównania, nasze Słońce podróżuje wokół Drogi Mlecznej z niespieszną prędkością 230 kilometrów na sekundę lub 140 mil na godzinę) ?
Setki gwiazd będą krążyć wokół supermasywnej czarnej dziury z prędkością od setek tysięcy do miliardów kilometrów na godzinę. Będą także szukać oznak skoncentrowanych gromad ciemnej materii, a także dowodów na istnienie w tym regionie supermasywnych czarnych dziur wielkości gwiazdy.
„Za każdym razem, gdy otrzymujemy nowy obiekt, który może wykonać ostrzejsze zdjęcia Wszechświata, robimy, co w naszej mocy, aby wyszkolić go w centrum galaktyki i nieuchronnie uczymy się czegoś fantastycznego” – wyjaśniła dr Jessica Lu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. USA, która poprowadzi kampanię Webb.
Wyniki współpracy EHT są publikowane w specjalnym wydaniu Listy z czasopism astrofizycznych. A propos, czy wiesz, że NASA planuje zniszczyć Międzynarodową Stację Kosmiczną?