Aprila 2019 je zgodovina sodelovanja s teleskopom Event Horizon postala zgodovina, ko je objavil prvo sliko črne luknje, ki je bila kdajkoli posneta. Ta dosežek je bil desetletja v nastajanju in je sprožil mednarodni medijski cirkus. Slika je bila rezultat tehnike, znane kot interferometrija, kjer so opazovalnice po vsem svetu kombinirale svetlobo iz svojih teleskopov, da so ustvarile sestavljeno sliko.
Ta slika je pokazala, kar astrofiziki že dolgo napovedujejo, da ekstremno gravitacijsko upogibanje povzroči, da fotoni padajo okoli dogodkovnega obzorja in prispevajo k svetlim obročkom, ki jih obdajajo. Prejšnji teden, 18. marca, je skupina raziskovalcev Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziko (CfA) objavila nove raziskave, ki kažejo, kako lahko slike črnih lukenj razkrijejo zapleteno podstrukturo znotraj njih.
Študija, ki opisuje njihove ugotovitve, z naslovom "Univerzalni interferometrični podpisi fotonskega obroča črne luknje", se je nedavno pojavila v reviji Napredek znanosti. Skupino je vodil Michael Johnson, astrofizik s CfA, in spodbudil člane Harvard's Initiative Black Hole Initiative (BHI), Nacionalnega laboratorija v Los Alamosu, Centra za teoretične znanosti v Princetonu in številnih univerz.
Kot je Johnson pojasnil v nedavnem sporočilu za javnost CfA:
"Slika črne luknje dejansko vsebuje gnezdeno vrsto obročev. Vsak zaporedni obroč ima približno enak premer, vendar postaja vedno bolj oster, ker je njegova svetloba večkrat krožila v črno luknjo, preden je prišla do opazovalca. S trenutno sliko EHT smo ugledali celotno zapletenost, ki bi se morala pojaviti na sliki katere koli črne luknje. "
Kot nam pravi zakon Splošne relativnosti, gravitacijska polja spreminjajo ukrivljenost vesoljskega časa. V primeru črne luknje je učinek izjemen in povzroči, da okoli njih pade celo svetloba (fotoni). Ti fotoni mečejo senco na svetel obroč padajočega plina in prahu, ki ga z gravitacijo črne luknje pospeši do relativističnih hitrosti.
Okoli tega senčenega območja je "fotonski obroč", proizveden iz fotonov, ki jih koncentrira močna gravitacija v bližini črne luknje. Ta prstan lahko astronomom pove veliko o črni luknji, saj njegova velikost in oblika razkrivata maso in vrtenje (aka. "Spin") črne luknje. Zaradi EHT slik imajo raziskovalci črne luknje orodje, s katerim lahko preučujejo črne luknje.
Od petdesetih let prejšnjega stoletja so se astronomi veliko naučili o njih s preučevanjem vpliva, ki ga imajo na njihovo okolico. Z drugimi besedami, preučevanje črnih lukenj je bilo posredno in teoretično. A z možnostjo fotografiranja teh nebesnih predmetov jih astronomi lahko končno neposredno preučijo in pridobijo resnične podatke.
George Wong, študent fizike na univerzi Illinois v Urbani-Champaign, je bil odgovoren za razvoj programske opreme za izdelavo simuliranih slik črne luknje. Ta programska oprema omogoča tiskanje slik, ki so bile do zdaj najvišje ločljivosti, in njihovo ekipo je omogočilo, da jih razdeli na predvideno vrsto pod-slik. Kot je Wong navedel:
»Združevanje strokovnjakov z različnih področij nam je omogočilo resnično povezavo teoretičnega razumevanja fotonskega obroča s tistim, kar je mogoče z opazovanjem. Kar se je začelo kot klasični izračuni s svinčnikom in papirjem, nas je spodbudilo, da smo simulacije spodbudili do novih meja. "
Kar pa je raziskovalce še posebej presenetilo, je, kako podkonstrukcija, ki jo je razkrila slika črne luknje, ustvarja nove priložnosti za raziskovanje. Medtem ko so podobe, ki so jih razkrili, na slikah običajno nevidne s prostim očesom, pa oddajajo zelo jasne signale, ko jih opazujejo nizi teleskopov z interferometrijo.
To astronomom predstavlja razmeroma enostaven način, da se razširijo na doslej opravljeno sodelovanje pri EHT. "Medtem ko zajem slik črne luknje običajno zahteva veliko razpršenih teleskopov, so podhladitve popolne za študij z uporabo samo dveh teleskopov, ki sta zelo narazen," je dejal Johnson. "Če bi EHT dodali en vesoljski teleskop, bi bilo dovolj."
Področja astronomije in astrofizike so v zadnjih letih doživela več revolucij. Med prvimi opazovanji medzvezdnih predmetov, potrditvijo gravitacijskih valov in prvimi neposrednimi opazovanji črne luknje. Ti prvi so omogočili raziskave, ki obljubljajo odkritje številnih trajnih skrivnosti o kozmosu.
Raziskave skupine so bile delno omogočene z donacijami, ki so jih izdali NASA, Nacionalna znanstvena fundacija (NSF), Ministrstvo za energijo (DoE) in številne znanstvene in raziskovalne fundacije.
