Πώς κατέγραψαν οι επιστήμονες την πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας;

Πιθανότατα έχετε ήδη δει την εικόνα - ένα πορτοκαλί δαχτυλίδι σε μαύρο φόντο που αντιπροσωπεύει την πρώτη επιτυχημένη προσπάθεια της ανθρωπότητας να φωτογραφίσει μια μαύρη τρύπα. Αυτή η εικόνα της μαύρης τρύπας είναι ένα μνημειώδες επίτευγμα, καθώς από τη φύση τους καταβροχθίζουν τα πάντα — συμπεριλαμβανομένων των φωτεινών κυμάτων που θα χρειαστείτε για να τραβήξετε μια φωτογραφία εδώ στη Γη. Πώς κατάφεραν οι επιστήμονες να τραβήξουν μια φωτογραφία της μαύρης τρύπας M87 — που τώρα ονομάζεται Powehi, που σημαίνει στολισμένη σκοτεινή πηγή ατελείωτης δημιουργίας — και τι πρόκειται να κάνουν τώρα;

Τι είναι οι μαύρες τρύπες;

Στην ουσία, οι μαύρες τρύπες είναι τεράστιες βαρυτικές ιδιομορφίες που τραβούν τα πάντα κοντά τους και δεν αφήνουν τίποτα. Ούτε το φως ή τα υποατομικά σωματίδια δεν μπορούν να διαφύγουν. Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν ένα αστέρι που πεθαίνει καταρρέει. Μερικές φορές, ο πυρήνας του αστεριού θα δημιουργήσει μια τεράστια έκρηξη που ονομάζεται σουπερνόβα. Άλλες φορές, θα συνεχίσει να καταρρέει από μόνο του, δημιουργώντας μια μαύρη τρύπα.

Πώς κατάφεραν οι επιστήμονες να πάρουν μια φωτογραφία του Powehi;

The Event Horizon Telescope

Το τηλεσκόπιο Event Horizon δεν είναι απλώς ένα τηλεσκόπιο. Είναι μια σειρά από οκτώ ραδιοπαρατηρητήρια που σταθμεύουν σε όλο τον κόσμο. Χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται συμβολομετρία πολύ μεγάλης γραμμής βάσης, μια ομάδα περισσότερων από 200 επιστημόνων συνέδεσε τα οκτώ ραδιοτηλεσκόπια μεταξύ τους, δημιουργώντας ουσιαστικά ένα ενιαίο εργαλείο συλλογής δεδομένων που εκτείνεται σε όλη την υδρόγειο. Το 2017, η ομάδα πέρασε μέρες συλλέγοντας περισσότερα από ένα petabyte δεδομένων. Τους πήρε τα δύο χρόνια που μεσολάβησαν για να συσχετίσουν αυτές τις πληροφορίες σε μια ορατή εικόνα μαύρης τρύπας που θα μπορούσαν να μοιραστούν με τον κόσμο.

Αιχμαλωτίζοντας το αδύνατο

Η στοχευμένη μαύρη τρύπα βρίσκεται στη μέση του γαλαξία M87, 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από το σπίτι. Γιατί οι αστρονόμοι δεν επέλεξαν έναν πιο κοντινό στόχο; Πρώτον, η λέξη "πιο κοντά" είναι σχετική όταν μιλάτε για διαστρικές αποστάσεις. Ο M87 είναι μικρότερος από τον δικό μας Γαλαξία κατά περίπου 40 εκατομμύρια έτη φωτός. Παρά το σχετικά μικρό της μέγεθος στην εικόνα, στον πυρήνα της, είναι εύκολα η πιο τεράστια μαύρη τρύπα που έχουμε δει ποτέ.

Η ίδια η μοναδικότητα, η μαύρη κηλίδα στο κέντρο του πορτοκαλί δακτυλίου, είναι 6,5 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο μας. Αν ήμασταν πιο κοντά σε αυτό, αυτή η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα θα μπορούσε να καταπιεί ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα χωρίς καν ρέψιμο. Είτε το πιστεύετε είτε όχι, οι μαύρες τρύπες ραγίζουν.

Αυτό που βλέπουμε σε αυτή τη μνημειώδη εικόνα δεν είναι η ίδια η μαύρη τρύπα. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, είναι αδύνατο να τραβήξετε μια φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας επειδή απορροφά τα πάντα, ακόμα και τα φωτόνια. Το πορτοκαλί δαχτυλίδι στη φωτογραφία είναι ο δίσκος προσαύξησης. Η μαύρη τρύπα αναγκάζει αυτόν τον περιστρεφόμενο δίσκο ενέργειας και ύλης να περιβάλλει τη μοναδικότητα πριν εξαφανιστεί σε αυτήν τη βαρυτική τρύπα στο σύμπαν.

Δεν είναι δυνατό να τραβήξετε μια φωτογραφία - τουλάχιστον μια παραδοσιακή - μιας μαύρης τρύπας με την τρέχουσα τεχνολογία. Η φωτογραφία βασίζεται στη σύλληψη φωτονίων. Δεδομένου ότι αυτά τα υποατομικά σωματίδια δεν μπορούν να ξεφύγουν από το βαρυτικό πηγάδι μιας μαύρης τρύπας, αυτό μπορεί να είναι ένα κλείσιμο όσο φτάνουμε προς το παρόν.

Κοντά στο σπίτι — Γαλαξιακά μιλώντας

Τώρα που οι επιστήμονες απαθανάτισαν μια φωτογραφία της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας του M87, τι ακολουθεί στην ημερήσια διάταξη; Βάζουν το βλέμμα τους σε κάτι λίγο πιο κοντά στο σπίτι — δηλαδή, τον υπερμεγέθη στον πυρήνα του εγχώριου γαλαξία μας.

Με το όνομα Τοξότης Α*, η τοπική μας υπερμεγέθης μαύρη τρύπα θεωρείται αδρανής — που σημαίνει ότι δεν καταναλώνει ενεργά κοντινά αστέρια και αέρια, καθιστώντας την πιο δύσκολη την ορατότητα από τη μαύρη τρύπα του M87 επειδή δεν έχει ορατό δίσκο προσαύξησης. Ωστόσο, αυτό δεν πρόκειται να τους εμποδίσει να προσπαθήσουν.

Αντί να χρειάζεται να ταξινομήσει ραδιοφωνικά δεδομένα αξίας 55 εκατομμυρίων ετών φωτός, ο Τοξότης Α* απέχει μόλις 25.640 έτη φωτός από τη Γη. Δεν χρειάζεται να ανησυχείτε μήπως καταπιεί τον κόσμο μας - τουλάχιστον όχι για πολλά δισεκατομμύρια χρόνια. Είναι πιθανό ο Τοξότης Α* να καταναλώσει τελικά τον Γαλαξία μας. Ωστόσο, είμαστε τόσο μακριά από τον πυρήνα του γαλαξία που δεν είναι κάτι για το οποίο πρέπει να ανησυχούμε για πολύ καιρό.

Το μέλλον της Αστρονομίας

Τι σημαίνει αυτή η εικόνα της μαύρης τρύπας για το μέλλον της αστρονομίας; Αυτή η φωτογραφία και το άνευ προηγουμένου επίπεδο διεθνούς συνεργασίας που την γέννησε είναι το αποκορύφωμα ενός και πλέον αιώνα εικασιών για αυτούς τους μυστηριώδεις γίγαντες. Το πιο εκπληκτικό με αυτήν την εικόνα είναι πόσο πολύ μοιάζει με τις προσομοιώσεις που μελετάμε εδώ και δεκαετίες.

Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προέβλεψε ότι δεν θα μπορούσαμε να δούμε τον ορίζοντα γεγονότων της μοναδικότητας, αλλά αντίθετα, θα βλέπαμε ένα δακτύλιο φωτός που περιβάλλει ένα από τα πιο σκοτεινά σημεία στο γνωστό διάστημα. Παραδόξως, ο Αϊνστάιν δεν πίστευε καν στις μαύρες τρύπες, αλλά η γερμανική ιδιοφυΐα είχε δίκιο παρ' όλα αυτά.

Εξετάζουμε μια νέα εποχή της αστρονομίας και ανυπομονούμε να δούμε αν η ομάδα του Event Horizon θα λάβει μια φωτογραφία του Τοξότη Α*.