Το τηλεσκόπιο Event Horizon κατέγραψε μια ιστορική πρώτη εικόνα της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας γνωστής ως "Sagitaruis A" (Τοξότης Α),στο κέντρο του γαλαξία μας.
Keith Cooper*
Επιτέλους, μετά από πολυετή ανάλυση των δεδομένων του Event Horizon Telescope, έχουμε την πρώτη φωτογραφία της μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας! Η μαύρη τρύπα, γνωστή ως "Sagitaruis A" (Τοξότης Α), βρίσκεται σε απόσταση περίπου 27 χιλιάδων ετών φωτός από τη Γη.
Αυτή η πολύ σημαντική και πρωτοπόρα ανακάλυψη, έπειτα από 100 χρόνια έρευνας στον τομέα της αστρονομίας και της αστροφυσικής, έφεραν σήμερα στο φως επιστήμονες. Πρόκειται για την καταγραφή της πρώτης μαύρης τρύπας στο γαλαξία μας, η οποία βρίσκεται στο επίκεντρό του Milky Way, σύμφωνα με τους επιστήμονες και έρχεται να επιβεβαιώσει τις υποθέσεις ολόκληρων γενιών επιστημόνων για τη συσχέτιση της δημιουργίας του με αυτή.
Το 2019, το Event Horizon Telescope (EHT) έγινε πρωτοσέλιδο όταν πέτυχε να παράγει την πρώτη εικόνα του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, συγκεκριμένα της μαύρης τρύπας στο κέντρο του ενεργού ελλειπτικού γαλαξία Messier 87 . Την ίδια στιγμή που συγκέντρωσε τα δεδομένα που έγιναν αυτή η εικόνα, το EHT πραγματοποίησε επίσης παρατηρήσεις του Τοξότη Α* , που είναι το όνομα που δόθηκε στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του Γαλαξία. Ωστόσο, η παραγωγή μιας εικόνας του Τοξότη Α* αποδείχθηκε πιο δύσκολη από ό,τι για το M87.
Για ένα πράγμα, η γεμάτη με νερό ατμόσφαιρα της Γης μπορεί να απορροφήσει τα υποχιλιοστά ραδιοκύματα στα οποία βασίζεται το EHT. Επιπλέον, το αέριο και η σκόνη στα ενδιάμεσα 27.000 έτη φωτός μεταξύ μας και του Τοξότη Α* μπορούν να διασκορπίσουν τα κύματα υποχιλιοστών και να θολώσουν την εικόνα. Τέλος, ενώ η μαύρη τρύπα του M87 έχει μια αδηφάγα όρεξη και φαίνεται φωτεινή επειδή καταναλώνει πολύ αέριο, η ροή του υλικού στον Τοξότη Α* είναι πολύ πιο αδύναμη, που σημαίνει ότι είναι πολύ πιο αμυδρή.
«Το να φτάσω σε αυτήν την εικόνα δεν ήταν ένα εύκολο ταξίδι», είπε ο Özel. «Χρειάστηκαν αρκετά χρόνια για να τελειοποιηθεί η εικόνα και να επιβεβαιωθεί αυτό που είχε».
Οι μαύρες τρύπες είναι τα πιο πυκνά αντικείμενα στο σύμπαν και η βαρύτητα τους είναι ακαταμάχητη, σε βαθμό που σε μια ορισμένη απόσταση από μια μαύρη τρύπα, ούτε καν το φως μπορεί να διαφύγει. Οι επιστήμονες αποκαλούν αυτό το «σημείο χωρίς επιστροφή» ορίζοντα γεγονότων.
Το EHT είναι σε θέση να δει φως, με τη μορφή ραδιοκυμάτων, από ζεστό αέριο που στροβιλίζεται γύρω από την άκρη του ορίζοντα γεγονότων. Η μαύρη τρύπα τροφοδοτείται από το υλικό στο άμεσο περιβάλλον της, είτε νέφη αερίου, αστεροειδείς ή ακόμα και αστέρια που μπορεί να πλανηθούν πολύ κοντά και να διασπαστούν από τις παλίρροιες της βαρύτητας.
«Βλέπουμε μόνο μια στάλα υλικού να φτάνει μέχρι τη μαύρη τρύπα», είπε ο αστροφυσικός του Χάρβαρντ Μάικλ Τζόνσον κατά τη διάρκεια της συνέντευξης Τύπου του NSF. «Σε ανθρώπινο επίπεδο, θα ήταν σαν να τρώμε μόνο έναν κόκκο ρυζιού κάθε εκατομμύριο χρόνια».
Το γιατί η συσσώρευση αερίου στον Τοξότη Α* είναι τόσο αργή ήταν ένα παζλ εδώ και πολλά χρόνια, είπε στο Space.com ο βραβευμένος με Νόμπελ Andrea Ghez , αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες. «Υπάρχουν πολλά μυστήρια που σχετίζονται με τη ροή προσαύξησης, όσον αφορά το γιατί είναι τόσο αχνό», πρόσθεσε.
Ο Ghez μοιράστηκε το Νόμπελ Φυσικής 2020 για τη μέτρηση της μάζας του Τοξότη Α* παρατηρώντας τις κινήσεις των άστρων που περιφέρονται κοντά του. Η Ghez και η ομάδα της υπολόγισαν μια μάζα που ήταν 4,3 εκατομμύρια φορές η μάζα του ήλιου μας .
Δεδομένου ότι το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων συνδέεται με τη μάζα της μαύρης τρύπας, ήταν επομένως δυνατό να γίνει μια πρόβλεψη, είπε ο Ghez. "Η δύναμη της απεικόνισης του δακτυλίου της μαύρης τρύπας είναι ότι, αν γνωρίζετε τη μάζα και την απόσταση από τη μαύρη τρύπα - με άλλα λόγια, το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων - τότε μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να το συγκρίνετε με τη θεωρία."
Η νέα εικόνα δείχνει ότι το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων του Τοξότη Α* είναι 51,8 μικροδευτερόλεπτα στον ουρανό.
«Η εικόνα μας είναι σε πολύ στενή συμφωνία με τις θεωρητικές προβλέψεις», είπε ο Özel, ο οποίος το περιέγραψε ως το μεγαλύτερο τεστ της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν που έγινε ποτέ, σημειώνοντας ότι η θεωρία πέρασε πολύ καλά.
«Είναι ένα εξαιρετικό εργαστήριο για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί η βαρύτητα κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα», είπε ο Ghez.
Πιο αβέβαιες είναι οι εξηγήσεις μας για τις αναταράξεις που παρατηρούνται στον δακτύλιο αερίου. Η μαύρη τρύπα του M87 είναι πολύ μεγαλύτερη από τον Τοξότη Α*, και ως εκ τούτου χρειάζονται μέρες για να γίνουν εμφανείς οι αλλαγές, ενώ ο Τοξότης Α* είναι πολύ μικρότερος και, καθώς το υλικό κτυπά γύρω του, η φωτεινότητα του δακτυλίου μπορεί να αλλάξει μέσα σε λίγα λεπτά.
«Είναι γεμάτος δραστηριότητα, πάντα γουργουρίζοντας με ταραχώδη ενέργεια», είπε ο Τζόνσον για το δαχτυλίδι γύρω από τον ορίζοντα των γεγονότων.
Για να κατορθώσουν να εξηγήσουν τι έβλεπαν, η ομάδα EHT - η οποία αποτελείται από περισσότερους από 300 ερευνητές σε 80 ιδρύματα - πραγματοποίησε περισσότερες από 5 εκατομμύρια προσομοιώσεις υπερυπολογιστή για να κατορθώσει να βρει μια που να ταιριάζει με αυτό που παρατήρησαν.
«Μας έμειναν μόνο λίγες προσομοιώσεις που μοιράζονται τα χαρακτηριστικά που παρατηρούμε, αλλά καμία από αυτές δεν εξηγεί όλα τα χαρακτηριστικά», είπε ο Τζόνσον. Συγκεκριμένα, όλες οι προσομοιώσεις προέβλεψαν περισσότερη και ταχύτερη μεταβλητότητα από ό,τι φάνηκε στην πραγματικότητα και θα μπορούσαν να σχετίζονται με το πώς συσσωρεύεται αέριο στον δακτύλιο ή πώς αλληλεπιδρούν τα μαγνητικά πεδία με αυτήν την εισροή.
Επιπλέον, αυτή η εικόνα του Τοξότη Α* μπορεί τώρα να λειτουργήσει ως πρότυπο για άλλες ήρεμες μαύρες τρύπες στο σύμπαν.
"Αυτή η μαύρη τρύπα είναι πιο χαρακτηριστική για το γενικό σύνολο των μαύρων τρυπών στο σύμπαν από αυτή του M87", είπε ο Hickox. «Αν έβγαζες απλώς μια φωτογραφία μιας τυχαίας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας σε έναν γαλαξία κάπου στο σύμπαν, τότε αυτό θα έμοιαζε».
Αυτή η εικόνα του Τοξότη Α*, και της μαύρης τρύπας στο M87 πριν από αυτήν, έγινε δυνατή μέσω της μαγείας μιας τεχνικής γνωστής ως Very Long Baseline Interferometry, η οποία επιτρέπει στους αστρονόμους να συνδυάζουν δεδομένα από ραδιοτηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο σαν να ήταν ένα μεγάλο τηλεσκόπιο, καθιστώντας ουσιαστικά το EHT το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο στη Γη.
Την εποχή που έγιναν οι παρατηρήσεις, το δίκτυο αποτελούνταν από οκτώ τηλεσκόπια (συμπεριλαμβανομένου ενός, του South Polar Telescope, που ήταν πολύ νότια για να μελετήσει το M87), αν και άλλα τρία έχουν από τότε προστεθεί στο δίκτυο. Η διαμόρφωση των οκτώ τηλεσκοπίων σημαίνει ότι η μέγιστη γραμμή βάσης του EHT — η οποία είναι ισοδύναμη με το διάφραγμα ενός τηλεσκοπίου — για την παρατήρηση του Τοξότη Α* ήταν 6.650 μίλια (10.700 χιλιόμετρα) πλάτος.
Οι μελλοντικές παρατηρήσεις θα επικεντρωθούν τώρα στη λήψη πιο ευκρινών εικόνων για την καλύτερη κατανόηση της φυσικής των αναταράξεων στον δακτύλιο γύρω από τη μαύρη τρύπα, καθώς και στο πώς η μαύρη τρύπα επηρεάζει το περιβάλλον του γαλαξία γύρω της.
«Αυτό μας οδηγεί να κάνουμε ακόμα καλύτερες μετρήσεις και πιο ευκρινείς εικόνες», είπε ο Τζόνσον.
Το Sagittarius A* και η μαύρη τρύπα στο M87 ήταν οι δύο κορυφαίοι στόχοι του EHT λόγω του σχετικά μεγάλου γωνιακού τους μεγέθους στον ουρανό. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε άλλους γαλαξίες εμφανίζονται πολύ μικρότερες στον ουρανό, πέρα από τις ικανότητες του EHT να απεικονίσει τον ορίζοντα γεγονότων τους. Για να μπορέσει να γίνει αυτό θα απαιτούσε επιμήκυνση της γραμμής βάσης — δηλαδή, διεύρυνση του διαφράγματος του EHT — μεταξύ των δύο ευρύτερων σημείων στο δίκτυο του EHT. Υπό αυτή την έννοια, η ανάλυση που μπορεί να επιτύχει το EHT περιορίζεται από το μέγεθος της Γης, αλλά ο Hickox λέει ότι υπάρχουν δυνατότητες πέρα από τη Γη.
*Ο Keith Cooper είναι ανεξάρτητος επιστημονικός δημοσιογράφος και συντάκτης στο Ηνωμένο Βασίλειο και έχει πτυχίο φυσικής και αστροφυσικής από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ. Είναι ο συγγραφέας του «The Contact Paradox: Challenging Our Assumptions in the Search for Extraterrestrial Intelligence» (Bloomsbury Sigma, 2020) και έχει γράψει άρθρα για την αστρονομία, το διάστημα, τη φυσική και την αστροβιολογία για πολλά περιοδικά και ιστότοπους.
πηγή: space.com
Δεν υπάρχουν σχόλια
Δημοσίευση σχολίου