Aktualizované 11. apríla o 16:40 hod. ET.
Včera, pozemšťania najprv položili oči na skutočný obraz čiernej diery - premenili to, čo žilo iba v našich kolektívnych predstavách, na konkrétnu realitu.
Obrázok zobrazuje oranžový tónovaný krúžok krúžiaci okolo temného tieňa čiernej diery, ktorá pohlcuje hmotu vzdialenú 55 miliónov svetelných rokov v strede galaxie známej ako Panna A (Messier 87).
Tento rozmazaný prvý pohľad stačí na potvrdenie toho, že Einsteinova teória relativity funguje dokonca aj na hranici tejto obrovskej priepasti - extrémnej polohy, kde si niektorí mysleli, že by sa jej rovnice zrútili. Tento nepolapiteľný obraz však vyvoláva veľa otázok. Tu sú niektoré z vašich otázok, na ktoré ste odpovedali.
Čo je čierna diera?
Čierne diery sú mimoriadne husté predmety, z ktorých nemôže uniknúť nič, dokonca ani svetlo. Keď jedia blízku hmotu, zväčšujú sa. Čierne diery sa zvyčajne tvoria, keď veľká hviezda zomrie a zrúti sa na seba.
Supermasívne čierne diery, ktoré sú milióny alebo miliardy krát také masívne ako slnko, sa považujú za stredu takmer každej galaxie vrátane našej. Naše sa volá Strelec A *.
Prečo sme predtým nevideli obraz čiernej diery?
Čierne diery, dokonca aj tie supermasívne, nie sú také veľké. Napríklad snímanie čiernej diery v strede našej Mliečnej dráhy, ktorá je asi 4 miliónkrát hmotnejšia ako slnko, by bolo ako fotografovanie DVD na povrchu mesiaca, Dimitrios Psaltis, astrofyzik na arizonskej univerzite, povedal Vox. Čierne diery sú typicky zahalené materiálom, ktorý môže zakrývať svetlo obklopujúce čiernu dieru.
Ako sme vedeli pred týmto obrázkom, aké čierne diery existujú?
Einsteinova teória relativity najprv predpovedala, že keď zomrela mohutná hviezda, zanechala za sebou husté jadro. Ak bolo toto jadro trikrát väčšie ako slnko, jeho rovnice ukázali, že gravitačná sila spôsobila podľa NASA čiernu dieru.
Až do včerajška (10. apríla) však vedci nemohli fotografovať alebo priamo pozorovať čierne diery. Skôr sa spoliehali na nepriame dôkazy - správanie alebo signály pochádzajúce z iných blízkych objektov. Napríklad čierna diera hltá hviezdy, ktoré sú príliš blízko k nim. Tento proces zahrieva hviezdy a spôsobuje, že vysielajú röntgenové signály, ktoré sú detegovateľné ďalekohľadmi. Niekedy čierne diery vyplivujú tiež obrovské výbuchy nabitých častíc, ktoré je opäť možné zistiť pomocou našich nástrojov.
Vedci tiež niekedy študujú pohyb predmetov - ak sa zdá, že sú ťahaní divne, vinníkom by mohla byť čierna diera.
Čo vidíme na obrázku?
Samotné čierne diery vyžarujú príliš málo žiarenia, aby sa dali zistiť, ale podľa predpovede Einsteina je možné vidieť obrys čiernej diery a jej horizont udalostí - hranicu, za ktorou nemôže svetlo uniknúť.
Ukázalo sa, že je to pravda. Tmavý kruh v strede je „tieň“ čiernej diery, ktorý je odhalený žiariacim plynom, ktorý sedí na horizonte udalostí okolo neho. (Extrémny gravitačný ťah čiernej diery prehrieva plyn a spôsobuje, že vyžaruje žiarenie alebo „žiaru“). Ale plyn v horizonte udalostí nie je v skutočnosti oranžový - skôr sa astronómovia zapojení do projektu rozhodli farebne zafarbiť rádiové vlny oranžovo, aby znázornili, aké jasné sú emisie.
Žlté tóny predstavujú najintenzívnejšie emisie, zatiaľ čo červené znázorňujú nižšiu intenzitu a čierne predstavujú malé alebo žiadne emisie. Vo viditeľnom spektre by farba emisií bola pravdepodobne videná voľným okom ako biela, prípadne mierne sfarbená modrou alebo červenou.
Viac si môžete prečítať v tomto článku o vede.
Prečo je obraz rozmazaný?
Pri súčasnej technológii je to najvyššie dosiahnuteľné rozlíšenie. Rozlíšenie Event Horizon Telescope je asi 20 mikrosekúnd. (Jedna mikrosekunda je o veľkosti periódy na konci vety, ak ste sa na ňu pozerali zo Zeme a táto perióda bola v letáku, ktorý zostal na Mesiaci, podľa denníka Asociácia amatérskych astronómov v New Yorku.)
Ak urobíte obyčajnú fotografiu, ktorá obsahuje milióny pixelov, vyhodí ju niekoľkokrát tisíce pixelov a vyhladí ju, uvidíte asi rovnaké rozlíšenie ako na obrázku čiernej diery. Podľa Geoffrey Crew, podpredsedníčky Teleskop udalostí Horizon. Ale vzhľadom na to, že zobrazujú čiernu dieru vzdialenú 55 miliónov svetelných rokov, je to neuveriteľne pôsobivé.
Prečo má prsteň taký nepravidelný tvar?
Vedci misie ešte nevedia. „Dobrá otázka, a dúfame, že na ňu odpovieme v budúcnosti,“ povedal Crew. "Momentálne nám to ukázala M87."
Ako vedci zachytili tento obraz?
Viac ako 200 astronómov na celom svete vykonalo merania pomocou ôsmich pozemných rádiových teleskopov kolektívne známych ako Event Horizon Telescope (EHT). Podľa vyhlásenia Národnej vedeckej nadácie sa tieto ďalekohľady zvyčajne nachádzajú na miestach s vysokou nadmorskou výškou, ako sú sopky na Havaji a v Mexiku, hory v Arizone a španielska Sierra Nevada, púšť Atacama a Antarktída.
V apríli 2017 astronómovia synchronizovali všetky ďalekohľady, aby mohli súčasne merať rádiové vlny vysielané z horizontu udalostí čiernej diery. Synchronizácia ďalekohľadov bola podobná vytvoreniu ďalekohľadu s veľkosťou Zeme s pôsobivým rozlíšením 20 mikrosekúnd. Podľa vyhlásenia je to dosť na prečítanie novín v rukách New Yorkera až z kaviarne v Paríži. (Na porovnanie, čierna diera, ktorú zobrazili, má priemer asi 42 mikrosekúnd).
Potom vykonali všetky tieto surové merania, analyzovali ich a skombinovali ich do obrazu, ktorý vidíte.
Prečo vedci merali rádiové vlny skôr ako viditeľné svetlo, aby zachytili obraz?
Použitím rádiových vĺn by mohli dosiahnuť lepšie rozlíšenie, než keby používali viditeľné svetlo. "Rádiové vlny v súčasnosti ponúkajú najvyššie uhlové rozlíšenie zo všetkých techník v súčasnosti," uviedol Crew. Uhlové rozlíšenie sa týka toho, ako dobre (najmenší uhol) dokáže ďalekohľad rozoznať medzi dvoma samostatnými objektmi.
Je to skutočná fotografia?
Nie, nie v tradičnom slova zmysle. „Je ťažké vytvoriť obrázok pomocou rádiových vĺn,“ povedal Crew. Vedci misie merali vyžarovanie rádiových vĺn z horizontu udalostí čiernej diery a potom tieto informácie spracovali pomocou počítača, aby vytvorili obraz, ktorý vidíte.
Dokazuje tento obraz opäť Einsteinovu teóriu relativity?
Jo. Einsteinova teória relativity predpovedala, že existujú čierne diery a že majú horizont udalostí. Rovnice tiež predpovedajú, že horizont udalostí by mal byť trochu kruhový a veľkosť by mala priamo súvisieť s hmotnosťou čiernej diery.
Lo a hľa: trochu kruhový horizont udalostí a odvodená hmotnosť čiernej diery zodpovedajú odhadom toho, čo by malo byť založené na pohybe hviezd ďalej od nej.
Viac sa dočítate na stránke Space.com.
Prečo nezachytili obraz čiernej diery našej galaxie namiesto toho, aby si vybrali jednu ďaleko?
M87 bol prvý meraný výskumný pracovník v oblasti čiernych dier, ktorý najprv analyzoval, že na tlačovej konferencii povedal Shep Doeleman, riaditeľ Horizon Telescope Event. Ale bolo tiež ľahšie predstaviť si obrázok v porovnaní so Strelcom A *, ktorý leží v strede našej galaxie, dodal. Je to tak preto, že je to tak ďaleko, že sa príliš „nepohybuje“ počas večera merania. Strelec A * je omnoho bližší, takže na nebi nie je taký „pevný“. V každom prípade „sme veľmi nadšení, že môžeme pracovať na Sag A *“, povedal Doeleman. "Nič nesľubujeme, ale dúfame, že sa nám to podarí veľmi skoro."
