V apríli 2019, história spolupráce Telescope udalostí Horizon urobila históriu, keď vydala prvý obraz čiernej diery, ktorá bola kedy urobená. Tento úspech bol desaťročím vo výrobe a spustil medzinárodný cirkus médií. Obrázok bol výsledkom techniky známej ako interferometria, kde observatóriá na celom svete kombinovali svetlo zo svojich ďalekohľadov na vytvorenie zloženého obrazu.
Tento obrázok ukázal, čo astrofyzici predpovedali už dlho, že extrémne gravitačné ohýbanie spôsobuje, že fotóny padajú okolo horizontu udalostí a prispievajú tak k jasným kruhom, ktoré ich obklopujú. Minulý týždeň, 18. marca, tím vedcov z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku (CfA) oznámil nový výskum, ktorý ukazuje, ako môžu obrázky čiernych dier odhaliť zložitú spodnú štruktúru v nich.
Štúdia, ktorá popisuje ich zistenia s názvom „Univerzálne interferometrické podpisy fotónového kruhu čiernej diery“, sa nedávno objavila v časopise. Pokroky vo vede, Tím viedol Michael Johnson, astrofyzik s CfA, a podnietil členov Harvardskej iniciatívy pre čierne diery (BHI), Národného laboratória Los Alamos, Princetonského centra pre teoretickú vedu a viacerých univerzít.
Ako Johnson vysvetlil v nedávnej tlačovej správe CfA:
„Obrázok čiernej diery v skutočnosti obsahuje vnorenú sériu prsteňov. Každý nasledujúci krúžok má približne rovnaký priemer, ale stáva sa čoraz ostrejším, pretože jeho svetlo obiehalo čiernu dieru viackrát pred dosiahnutím pozorovateľa. So súčasným obrázkom EHT sme zachytili iba pohľad na úplnú zložitosť, ktorá by sa mala objaviť na obrázku akejkoľvek čiernej diery. “
Ako nám hovorí zákon všeobecnej relativity, gravitačné polia menia zakrivenie časopriestoru. V prípade čiernej diery je účinok extrémny a spôsobuje, že okolo nich sa infinuje dokonca aj svetlo (fotóny). Tieto fotóny vrhajú tieň na jasný krúžok vháňajúcich plyn a prach, ktorý je gravitáciou čiernej diery akcelerovaný na relativistické rýchlosti.
Okolo tejto oblasti v tieni je „fotónový prsteň“ vyrobený z fotónov sústredených silnou gravitáciou v blízkosti čiernej diery. Tento prsteň môže astronómom povedať veľa o čiernej diere, pretože jej veľkosť a tvar odhaľuje hmotnosť a rotáciu čiernej diery. Vďaka obrázkom EHT majú vedci v oblasti čiernych dier teraz nástroj na štúdium čiernych dier.
Od 50-tych rokov sa astronómovia o nich veľa naučili štúdiom ich vplyvu na okolité prostredie. Inými slovami, štúdium čiernych dier bolo svojou povahou nepriame a teoretické. Ale vďaka schopnosti snímať tieto nebeské objekty ich môžu astronómovia konečne priamo študovať a získavať skutočné údaje.
George Wong, študent fyziky na University of Illinois na Urbana-Champaign, bol zodpovedný za vývoj softvéru na vytváranie simulovaných snímok čiernych dier. Tento softvér umožňuje počítať obrázky s najvyšším rozlíšením doposiaľ a umožňuje ich tímu ich rozložiť na predpokladanú sériu podobrazov. Ako uviedol Wong:
„Spájanie odborníkov z rôznych odborov nám umožnilo skutočne spojiť teoretické chápanie fotónového kruhu s tým, čo je možné pozorovaním. To, čo začalo ako klasické výpočty ceruzky a papiera, nás prinútilo posunúť naše simulácie na nové limity. “
Pre vedcov bolo však prekvapujúce najmä to, ako spodná vrstva odhalená na obrázku čiernej diery vytvára nové príležitosti pre výskum. Zatiaľ čo podskupiny, ktoré odhalili, sú obyčajne neviditeľné voľným okom na obrázkoch, pri pozorovaní poliami ďalekohľadov pomocou interferometrie vytvárajú veľmi jasné signály.
To predstavuje pre astronómov relatívne ľahký spôsob, ako rozšíriť doterajšiu prácu v rámci spolupráce EHT. „Zachytávanie snímok s čiernymi dierami si zvyčajne vyžaduje veľa distribuovaných ďalekohľadov, ale podskupiny sú dokonalé na štúdium iba pomocou dvoch ďalekohľadov, ktoré sú veľmi vzdialené,“ uviedol Johnson. „Na EHT by stačilo pridať jeden vesmírny ďalekohľad.“
Oblasti astronómie a astrofyziky prešli v posledných rokoch niekoľkými revolúciami. Medzi prvými pozorovaniami medzihviezdnych objektov, potvrdením gravitačných vĺn a prvým priamym pozorovaním čiernej diery. Tieto prvenstvá umožnili výskum, ktorý sľubuje odhalenie mnohých pretrvávajúcich záhad o vesmíre.
Výskum tímu bol čiastočne umožnený grantmi vydanými NASA, Národnou vedeckou nadáciou (NSF), Ministerstvom energetiky (DoE) a viacerými vedeckými a výskumnými nadáciami.
