Pierwsze zdjęcie czarnej dziury w centrum Galaktyki, a także w praktyce jej otoczenia, ponieważ samej czarnej dziury nie można zobaczyć znanymi metodami, było niemal tak niecierpliwie wyczekiwane przez astronomów, jak pierwsze wyraźne zdjęcia z teleskopu Webba. Chociaż Sagittarius A* (Sgr A*) jest czarną dziurą, która jest o cztery miliony masywniejsza od naszego Słońca i zauważalnie zaburza trajektorie gwiazd w centrum Drogi Mlecznej, obserwacja jej wymagała współpracy astronomów zwanej EHT.
Sgr A* odkryto w 1974 roku jako kompaktowe źródło radiowe, później zidentyfikowane jako supermasywna czarna dziura.
Pierwsze zdjęcie bezpośredniego sąsiedztwa czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej i sposób jej wykonania
EHT (Event Horizon Telescope) to sieć radioteleskopów rozsianych po czterech kontynentach, które dzięki technikom interferometrii o długich liniach bazowych są w stanie dostrzec obiekty wielkości pączka leżące na powierzchni Księżyca. Bo taką wielkość dla obserwatora z Ziemi ma pierścień pokazany na zdjęciu.
Teleskopy zaangażowane w obserwacje czarnej dziury w centrum Galaktyki obejmują sieć ALMA i radioteleskop APEX na pustyni Atacama w Chile, a także 30-metrowy radioteleskop IRAM w Hiszpanii, NOEMA, radioteleskop na milimetr – obserwacje fal we Francji. W sumie było osiem instrumentów.
Widoczny na zdjęciu jasny pierścień wokół czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej ma 52 mikrosekundy łuku. Dla porównania przekątna Księżyca wynosi aż 185 998 670 sekund kątowych. To prawie 36 milionów razy więcej
Z zebranych danych udało się uzyskać obraz otoczenia czarnej dziury, na który składa się ciemny dysk, w którym ukryta jest czarna dziura, oraz pierścień światła, który powstał z krzywizny i skupienia światła przez ogromną masę czarnej dziury. Aby uzyskać obraz, informacje zostały przetworzone przy użyciu superkomputera w Centrum Maxa Plancka w Niemczech. I dużo czasu, bo w 2017 roku obserwacji było wiele.
Fotografowanie okolic czarnej dziury w Drodze Mlecznej to wyjątkowe wyzwanie
Jak zauważyli astronomowie EHT, obserwacja masywniejszej, ale także znacznie odleglejszej niż Sgr A* czarnej dziury w supermasywnej galaktyce M87 była znacznie łatwiejsza. Galaktyka M87 jest oddalona o 53 miliony lat świetlnych, podczas gdy centrum Drogi Mlecznej jest oddalone o „tylko” 26 000 lat świetlnych. Ponadto „nasza” czarna dziura jest mniejsza niż ta w centrum M87 i waży 6,5 miliarda mas Słońca. W efekcie otaczający gaz szybciej zmienia swoje położenie, co utrudnia uzyskanie stabilnego obrazu podczas długich naświetlań.
Gaz w pobliżu czarnych dziur porusza się z tą samą prędkością – prawie prędkością światła – zarówno dla centrum Drogi Mlecznej, jak i M87. Jednak w tym ostatnim przypadku pełny cykl trwa dni lub nawet tygodnie, w przypadku Sgr A* – minuty. Obraz tego obiektu zmienia się tak szybko, że fotografowanie go jest jak próba uchwycenia ostrego zdjęcia szczeniaka goniącego ogon (Chi-kwang („CK”) Chan)
Najlepiej nagrywać obrazy „w krótkim czasie”, co jednak utrudnia uzyskanie wyraźnych obrazów tak słabo oświetlonego obiektu.
Poniżej znajduje się wideo, które wyjaśnia technikę tworzenia wynikowych obrazów zarówno czarnej dziury M87, jak i Drogi Mlecznej.
Ogólna teoria względności została ponownie potwierdzona
Dla nas obrazy czarnej dziury w M87 i tej w centrum Drogi Mlecznej mogą wydawać się podobne i to wszystko. Jednak dla astronomów badających te obiekty podobieństwo to jest kluczowe w przypadku czarnych dziur o zupełnie różnych masach, w centrach różnych typów galaktyk. Droga Mleczna jest, jak wiadomo, galaktyką spiralną o rozmiarze dysku około 150 000 lat świetlnych, M87 to galaktyka eliptyczna o średnicy prawie miliona lat świetlnych. A jednak bezpośrednie otoczenie czarnych dziur w ich centrach podlega tym samym prawom ogólnej teorii względności, stąd taki podobny wygląd.
Trwają badania nad Sgr A* z EHT. W marcu 2022 roku miała miejsce kolejna faza obserwacji, której wyniki wciąż są analizowane. Jednak dotychczasowe wyniki, w tym z teleskopów optycznych na podczerwień, umożliwiły dokładniejsze niż kiedykolwiek określenie wymiarów, odległości i masy Sgr A* podanych w tym tekście.
Źródło: EKO, inf. jego
Dodaj komentarz