Posodobljeno 11. aprila ob 16:40. ET.
Včeraj so si Zemljani prvič uprli pogled v dejansko podobo črne luknje - tisto, kar smo živeli le v naših kolektivnih domišljijah, spremenili v konkretno resničnost.
Slika prikazuje oranžno obarvan obroč z obodom, ki obkroža temno senco črne luknje, ki sega v sredino galaksije, znane kot Devica A (Messier 87), okoli 55 milijonov svetlobnih let.
Ta zamegljen prvi pogled je dovolj za potrditev, da Einsteinova teorija relativnosti deluje celo na meji tega velikanskega brezna - skrajni lokaciji, kjer so nekateri mislili, da se bodo njegove enačbe porušile. Toda ta nedostopna podoba sproža veliko vprašanj. Tu je nekaj odgovorov na vaša vprašanja.
Kaj je črna luknja?
Črne luknje so izjemno gosti predmeti, ki jim ne more uiti nič, niti svetloba. Ko jedo snovi v bližini, rastejo v velikosti. Črne luknje običajno nastanejo, ko velika zvezda umre in se zruši na sebe.
Supermasivne črne luknje, ki so milijone ali milijarde krat tako velike kot sonce, naj bi ležale v središču skoraj vsake galaksije, vključno z našo lastno. Naši se imenujejo Strelec A *.
Zakaj še nismo videli slike črne luknje?
Črne luknje, tudi supermasivne, niso tako velike. Na primer, slika črne luknje v središču naše Mlečne poti, ki je približno 4 milijone krat tako velika kot sonce, bi bilo podobno fotografiranju DVD-ja na površini lune, Dimitrios Psaltis, astrofizik z univerze v Arizoni, je za Vox povedal. Tudi črne luknje so običajno zakrite z materialom, ki lahko zasenči svetlobo, ki obdaja črno luknjo, so zapisali.
Pred to sliko, kako smo vedeli, da obstajajo črne luknje?
Einsteinova teorija relativnosti je najprej napovedovala, da bo, ko je umrla ogromna zvezda, pustila za seboj gosto jedro. Če je bilo to jedro več kot trikrat bolj masivno kot sonce, so njegove enačbe pokazale, da je sila gravitacije ustvarila črno luknjo, poroča NASA.
Toda do včeraj (10. aprila) znanstveniki niso mogli fotografirati ali neposredno opazovati črnih lukenj. Namesto tega so se sklicevali na posredne dokaze - vedenje ali signale, ki prihajajo iz drugih objektov v bližini. Na primer, črna luknja požira zvezde, ki se ji približajo preblizu. Ta postopek segreva zvezde, zaradi česar oddajajo rentgenske signale, ki jih zaznajo teleskopi. Včasih črne luknje izpljunejo tudi orjaški razpoki nabitih delcev, kar znova prepoznamo tudi z našimi instrumenti.
Znanstveniki včasih preučujejo tudi gibanje predmetov - če se zdi, da jih čudno potegnejo, bi lahko bil krivec črna luknja.
Kaj vidimo na sliki?
Črne luknje same oddajajo premalo sevanja, da bi ga bilo mogoče zaznati, toda kot je Einstein napovedal, je mogoče videti obris črne luknje in njeno obzorje - mejo, čez katero svetloba ne more uiti.
Izkazalo se je, da je to res. Temni krog na sredini je "senca" črne luknje, ki jo razkrije žareči plin, ki sedi na obzorju dogodkov okoli nje. (Ekstremno gravitacijsko poteg črne luknje pregreva plin, zaradi česar oddaja sevanje ali "žare"). Toda plin na obzorju dogodkov v resnici ni oranžen - astronomi, vključeni v projekt, so se odločili za barvanje radijsko valovnih signalov oranžno, da bi prikazali, kako velike so emisije.
Rumeni toni predstavljajo najintenzivnejše emisije, rdeči pa manjše intenzivnosti, črni pa malo ali nič emisij. V vidnem spektru bi barvo izpustov verjetno videli s prostim očesom kot belo, morda rahlo obarvano z modro ali rdečo.
Več si lahko preberete v tem članku Live Science.
Zakaj je slika zamegljena?
S trenutno tehnologijo je to dosegljiva najvišja ločljivost. Ločljivost teleskopa Event Horizon je približno 20 mikroarkesek. (Ena mikrorasekunda je približno enaka obdobju na koncu stavka, če bi jo gledali z Zemlje in je bilo to obdobje v zloženki, ki je ostala na Luni, poroča časopis Journal of Amateur Astronomers Association iz New Yorka.)
Če posnamete navadno fotografijo, ki vsebuje milijone slikovnih pik, jo nekaj tisočkrat raznesete in zgladite, boste videli približno isto ločljivost, kot jo vidite na sliki črne luknje, pravi Geoffrey Crew, podpredsednik Teleskop daljin. A če upoštevamo, da so črni luknji oddaljeni 55 milijonov svetlobnih let, je to neverjetno impresivno.
Zakaj je prstan tako nepravilne oblike?
Znanstveniki še ne vedo. "Dobro vprašanje, na katerega si upamo odgovoriti tudi v prihodnje," je dejal Crew. "Zaenkrat je to pokazal M87."
Kako so znanstveniki ujeli to podobo?
Več kot 200 astronomov po vsem svetu je izvedlo meritve z uporabo osmih zemeljskih radijskih teleskopov, skupaj znanih kot Event Horizon Telescope (EHT). Ti teleskopi so običajno nameščeni na višinskih mestih, kot so vulkani na Havajih in Mehiki, gore v Arizoni in španski Sierra Nevada, puščava Atacama in Antarktika, piše v izjavi Nacionalne znanstvene fundacije.
Aprila 2017 so astronomi sinhronizirali vse teleskope, da bi hkrati izvajali meritve radijskih valov, ki se oddajajo z dogodkovnega obzorja črne luknje. Sinhronizacija teleskopov je bila podobna ustvarjanju teleskopa velikosti Zemlje z impresivno ločljivostjo 20 mikroarkesek - dovolj za branje časopisov v rokah New Yorkerja vse od kavarne v Parizu, piše v izjavi. (Za primerjavo: črna luknja, ki so jo posneli, je približno 42 mikroarkeseksov).
Nato so vzeli vse te surove meritve, jih analizirali in združili v podobo, ki jo vidite.
Zakaj so znanstveniki merili radijske valove in ne vidno svetlobo, da bi zajeli sliko?
Boljše ločljivosti bi lahko dosegli z uporabo radijskih valov, kot če bi uporabili vidno svetlobo. "Radijski valovi trenutno ponujajo najvišjo kotno ločljivost katere koli tehnike trenutno," je dejal Crew. Kotna ločljivost se nanaša na to, kako dobro (najmanjši kot) lahko teleskop opazi med dvema ločenima objektoma.
Je to dejansko fotografija?
Ne, ne v tradicionalnem smislu. "Težko je narediti sliko z radijskimi valovi," je dejal Crew. Znanstveniki misije so izmerili radijske valove, ki jih oddajajo z obzorja dogodkov črne luknje, nato pa so te podatke obdelali z računalnikom, da bi naredili sliko, ki jo vidite.
Ali ta slika še enkrat dokazuje Einsteinovo teorijo relativnosti?
Ja. Einsteinova teorija relativnosti je predvidevala, da obstajajo črne luknje in da imajo obzorja dogodkov. Enačbe tudi napovedujejo, da naj bo horizont dogodkov nekoliko krožen, velikost pa naj bo neposredno povezana z maso črne luknje.
Glej in glej: nekoliko krožno obzorje dogodkov in sklepna masa črne luknje se ujemata z ocenami tega, kaj bi moralo temeljiti na gibanju zvezd dlje od njega.
Več si lahko preberete na spletnem mestu Space.com.
Zakaj niso ujeli slike črne luknje naše galaksije, namesto da bi izbrali eno daleč?
M87 je bil prvi, ki so ga izmerili raziskovalci s črno luknjo, zato so najprej analizirali to, je na tiskovni konferenci povedal Shep Doeleman, direktor Event Horizon Telescope. Je pa bil tudi lažji za prikaz v primerjavi s Strelcem A *, ki sedi v središču naše galaksije, je dodal. To je zato, ker je tako daleč, da se med večerom merjenja ne premakne veliko. Strelec A * je veliko bližje, zato na nebu ni tako "fiksiran". Vsekakor "smo zelo navdušeni nad delom na Sagu A *," je dejal Doeleman. "Ničesar ne obljubljamo, vendar upamo, da bomo to dobili kmalu."
