Otakar Horák
Došlo k dejinnej udalosti – vedci zverejnili prvý záber na Sagittarius A* (Sgr A*), supermasívnu čiernu dieru v strede Mliečnej cesty. Ide o prvú snímku, ktorá vizualizuje existenciu tejto čiernej diery.
O tom, že objav bude výnimočný, informovalo Európske južné observatórium (ESO) už pred dvomi týždňami, keď hovorilo o „prelomových zisteniach“.
Snímku odhalili tento štvrtok po tretej poobede na konferencii, ktorá sa simultánne konala na troch svetadieloch, v Európe sa tak stalo v sídle Európskeho južného observatória neďaleko Mníchova.
„Je to historická chvíľa a veľmi významný objav, lebo po prvý raz máme snímku čiernej diery v strede našej Galaxie,“ povedal pre Denník N astrofyzik Norbert Werner z Ústavu teoretickej fyziky a astrofyziky Masarykovej univerzity v Brne.
Event Horizon Telescope
Medzinárodný tím tvorilo viac ako 300 astronómov z 80 vedeckých inštitúcií zapojených do projektu Event Horizon Telescope (EHT) na výskum čiernych dier.
Sieť EHT tvorí osem rádioteleskopov z astronomických observatórií v Európe, Severnej a Južnej Amerike, na Havaji a na Južnom póle, ktoré sa spojili do jedného virtuálneho teleskopu s „veľkosťou Zeme“.
Obrázok čiernej diery Sagittarius A* (Sgr A*) je priemerom rôznych snímok, ktoré spolupráca EHT získala z pozorovaní už v roku 2017.
„Pre ESO (Európske južné observatórium – pozn. red.) je veľmi vzrušujúce, že už toľko rokov zohráva takú dôležitú úlohu pri odhaľovaní tajomstiev čiernych dier, a najmä Sgr A*,“ uviedol generálny riaditeľ ESO Xavier Barcons.
Výsledky tímu EHT vyšli v špeciálnom vydaní časopisu The Astrophysical Journal Letters.
Prvá snímka čiernej diery je z roku 2019
Pred tromi rokmi vydali výskumníci z projektu EHT historicky prvú snímku čiernej diery.
Pochádza zo stredu galaxie Messier 87 vzdialenej od Zeme 55 miliónov svetelných rokov.
„Uvideli sme to, o čom sme si mysleli, že to nemožno vidieť,“ komentoval v roku 2019 význam fotografie astrofyzik Sheperd Doeleman z Harvardu.
Snímka je momentálne uložená v Múzeu moderného umenia v New Yorku.
Čierna diera, singularita a horizont udalostí
Čierna diera predstavuje formu konečného štádia hviezdy. Ide o veľmi hmotný vesmírny objekt, ktorý má také silné gravitačné pole, že z neho neunikne žiadny objekt, dokonca ani svetlo.
Supermasívne čierne diery sú v strede všetkých hmotných galaxií.
Naša slnečná sústava je súčasťou galaxie zvanej Mliečna cesta a v jej strede sa nachádza supermasívna čierna diera Sgr A*.
Kritický polomer, ktorý vyjadruje hodnotu, pri ktorej sa teleso danej hmotnosti zmení na čiernu dieru, sa volá Schwarzschildov polomer. Aby sa naše Slnko zmenilo na čiernu dieru, muselo by mať polomer zhruba tri kilometre. Na porovnanie, naša Zem by sa musela scvrknúť na 9 milimetrov.
Súčasná fyzika vie dobre opísať to, čo sa deje v čiernej diere s výnimkou takzvanej singularity, akéhosi maximálne hmotného bodu, povedal v minulosti pre Denník N teoretický fyzik Juraj Tekel z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave. Okolo singularity existuje okraj či hranica, ktorá sa nazýva „horizont udalostí“. Všetko, čo túto hranicu prekročí, už z čiernej diery nemôže uniknúť.
Gravitačné vlny a čierne diery
Všeobecná teória relativity, ktorú v roku 1915 sformuloval fyzik Albert Einstein, opisuje gravitáciu ako efekt zakriveného časopriestoru.
Z Einsteinových rovníc vyplýva, že ak sa vo vesmíre skoncentruje na jednom mieste veľa hmoty alebo energie, časopriestor sa zrúti do čiernej diery, z ktorej neunikne hmota ani svetlo.
Vedci si boli sto rokov takmer istí, že čierne diery existujú, no pozorovali ich iba nepriamo, takže stále existovala možnosť alternatívneho vysvetlenia.
Debatu o existencii čiernych dier ukončili merania v roku 2015, keď vedci po prvý raz zaznamenali gravitačné vlny.
Za ich objav udelili v roku 2017 Nobelovu cenu za fyziku. Jedným z laureátov bol aj Kip Thorne z Caltechu, ktorý sa pred laickou verejnosťou preslávil už tri roky predtým, keď spolupracoval na sci-fi filme Interstellar. V ňom sa objavila čierna diera Gargantua.
Gravitačné vlny vznikajú napríklad pri explózii supernovy alebo pri zrážke extrémne hmotných objektov, ako sú čierne diery alebo neutrónové hviezdy. Po zrážke sa uvoľní energia, ktorá sa vyžiari vo forme gravitačných vĺn.
„S určitým zveličením sa dá povedať, že sme gravitačné vlny počuli,“ vraví Juraj Tekel, teoretický fyzik z UK v Bratislave, a dodáva: „Predstaviť si to môžete ako zvuk, ktorý vznikne, keď sa zrazia dve gule. To, čo sme zaznamenali, dokonale opisuje práve zrážka čiernych dier, čiže išlo o skvelý dôkaz. Neviem si predstaviť, o akú náhodu by muselo ísť, aby nešlo o tieto vesmírne objekty.“
Zdroj – Denník N (2019)
Hmotnosť cca 4,3 milióna hmotností Slnka
Supermasívna čierna diera M87* v strede galaxie Messier 87 sa nachádza v súhvezdí Panny a má hmotnosť viac ako 6,5 miliardy našich Sĺnk. Horizont udalostí tejto čiernej diery má polomer približne 20 miliárd kilometrov. Od Zeme je vzdialená 55 miliónov svetelných rokov.
Portál Science Alert píše, že vytvorenie záberu tejto čiernej diery možno prirovnať k pozorovaniu objektu s veľkosťou 1 milimeter zo vzdialenosti 13-tisíc kilometrov.
Sagittarius A* je k nám oveľa bližšie. Od Zeme je táto čierna diera vzdialená asi 27-tisíc svetelných rokov a na oblohe sa nám zdá, že má zhruba rovnakú veľkosť ako šiška (múčnik) na Mesiaci.
Jej hmotnosť sa odhaduje na 4,3 milióna hmotností Slnka, čo je na supermasívnu čiernu dieru pomerne málo. Portál Science Alert preto píše, že ju možno odhaliť len preto, lebo je k Zemi oveľa bližšie ako M87*.
Obe čierne diery – Messier 87* a Sagittarius A* – sa na seba veľmi podobajú, hoci čierna diera v strede našej Galaxie je viac ako tisíckrát menšia a je aj menej hmotná. „Máme dva úplne odlišné typy galaxií a dve veľmi rozdielne hmotnosti čiernych dier, ale blízko okraja sú si tieto čierne diery úžasne podobné,“ hovorí Sera Markoffová, astrofyzička z Amsterdamskej univerzity.
Astrofyzik Norbert Werner povedal, že oba zábery „sú v krásnej zhode s očakávaním všeobecnej teórie relativity“.
Svetlo ohnuté gravitáciou čiernej diery
Ako sa fotí čierna diera, ak nevyžaruje žiadne svetlo a za týchto okolností je neviditeľná?
Aj astronómovia na štvrtkovej tlačovej konferencii povedali, že horizont udalostí čiernej diery Sgr A* nevidno, pretože nemôže vyžarovať svetlo (Event Horizon Telescope je pomenovaný podľa horizontu udalostí, hranice čiernej diery, za ktorú nemôže uniknúť žiadne svetlo).
No žiariaci plyn obiehajúci okolo čiernej diery odhaľuje charakteristickú črtu, ktorou je tmavá centrálna oblasť (nazývaná tieň) obklopená jasnou prstencovou štruktúrou. Nový záber zachytáva svetlo ohnuté silnou gravitáciou čiernej diery.
„Ohromilo nás, ako presne sa veľkosť prstenca zhoduje s predpoveďami Einsteinovej všeobecnej teórie relativity,“ povedal Geoffrey Bower, vedecký pracovník projektu EHT z Inštitútu astronómie a astrofyziky v Tchaj-peji. „Tieto pozorovania, ktoré nemajú obdobu, výrazne zlepšili naše chápanie toho, čo sa deje v samotnom centre našej Galaxie. Ponúkajú nové poznatky o tom, ako tieto obrovské čierne diery interagujú so svojím okolím,“ dodal Bower.
Pracovali so superpočítačmi
Plyn v okolí čiernych dier Sgr A* a M87* sa pohybuje rovnakou rýchlosťou, takmer ako svetlo. „Ale zatiaľ čo pri väčšej Messier 87* trvá obeh plynu niekoľko dní až týždňov, pri oveľa menšej čiernej diere Sgr A* trvá obeh len niekoľko minút,“ vysvetľuje astrofyzik Chi-kwan Chan z Arizonskej univerzity.
Z toho vyplýva, že jasnosť a štruktúra plynu okolo Sgr A* sa počas pozorovania rýchlo menili. Chan to prirovnal k situácii, keď sa „snažíte urobiť jasnú fotografiu šteňaťa, ktoré si rýchlo naháňa svoj chvost“.
Uvedený jav si vyžiadal vývoj nových nástrojov na zohľadnenie pohybu plynu okolo Sgr A*. Vedci využili aj superpočítače na kombinovanie a analýzu získaných údajov. Okrem toho zostavili knižnicu simulovaných čiernych dier, aby ich porovnali s experimentálnymi pozorovaniami.
Vedci už začali porovnávať oba zábery supermasívnych čiernych dier. V tejto chvíli sa zamerali najmä na správanie plynu v ich okolí.
Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].
