Röntgenová snímka galaxie M87 M87* a Chandra. (EHT Collaboration; NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen) Prvý obrázok supermasívu čierna diera v strede galaxie ukazuje, ako sme v istom zmysle pozorovali neviditeľné.
The strašidelný obraz je mapa rádiovej intenzity žiariacej plazmy za, a teda aj siluetu čiernej diery Horizont udalostí “ - sférický plášť neviditeľnosti okolo čiernej diery, z ktorej nemôže uniknúť ani svetlo.
Rádiová „fotografie“ bola získaná medzinárodnou spoluprácou zahŕňajúcou viac ako 200 vedcov a inžinierov, ktorí prepojili niektoré z najschopnejších rádioteleskopov na svete, aby efektívne videli supermasívnu čiernu dieru v galaxii známej ako M87.
Ako sme sa teda preboha dostali do tohto bodu?
Od 'temných hviezd'
Bol to anglický astronóm John Michell ktorý v roku 1783 prvýkrát sformuloval myšlienku „temných hviezd“ tak neuveriteľne hustých, že pred ich gravitáciou by nebolo možné utiecť – aj keby ste náhodou boli fotón schopný pohybovať sa rýchlosťou svetla.
Od tohto priekopníckeho poznania prešli veci dlhú cestu.
V januári tohto roku astronómovia zverejnil obrázok emisie pochádzajúcej z rádiového zdroja známeho ako Sagittarius A*, z oblasti bezprostredne obklopujúcej supermasívna čierna diera v strede našej galaxie.
Je pôsobivé, že tento obrázok mal detaily v mierkach až do deväťnásobku veľkosti horizontu udalostí čiernej diery.
Teraz teleskop horizontu udalostí ( EHT ) sa podarilo vyriešiť horizont udalostí okolo supermasívnej čiernej diery v M87, relatívne blízkej galaxii, z ktorej svetlo kvôli svojej vzdialenosti k nám doletí za 55 miliónov svetelných rokov.
Vedci získali prvú snímku čiernej diery pomocou pozorovaní centra galaxie M87 z ďalekohľadu Event Horizon. Obrázok ukazuje jasný prstenec vytvorený ako svetlo ohýbajúce sa v intenzívnej gravitácii okolo čiernej diery, ktorá je 6,5 miliardy krát hmotnejšia ako Slnko. pic.twitter.com/AymXilKhKe
— Event Horizon 'Scope (@ehtelescope) 10. apríla 2019
Astronomické postavy
Astronomické objekty prichádzajú s astronomickými obrazcami a tento cieľ nie je výnimkou.
Čierna diera v M87 má hmotnosť 6,5 miliardy krát väčšiu ako naše Slnko, čo je samo o sebe tretinu miliónkrát väčšiu ako Zem. Jeho horizont udalostí má polomer približne 20 miliárd kilometrov, čo je viac ako trojnásobok vzdialenosti Pluta od nášho Slnka.
Je to však ďaleko a neuveriteľný inžiniersky výkon potrebný na to, aby ste videli takýto cieľ, je podobný pokusu pozorovať objekt s veľkosťou 1 mm zo vzdialenosti 13 000 kilometrov (8 000 míľ).
Tento výsledok hodný Nobelovej ceny nie je, samozrejme, žiadnym náhodným objavom, ale meraním postaveným na generáciách poznatkov a prelomov.
Predpovede bez pozorovania
Začiatkom 20. storočia došlo k značnému pokroku po tom, čo Albert Einstein rozvinul svoje teórie relativity. Tieto trvalé rovnice spájajú priestor a čas a určujú pohyb hmoty, ktorá zase určuje gravitačné polia a vlny v časopriestore.
Čoskoro potom, v roku 1916, astronómovia Karl Schwarzschild a Johannes Droste nezávisle na sebe zistili, že Einsteinove rovnice viedli k riešeniam obsahujúcim „matematickú singularitu“, nedeliteľný bod s nulovým objemom a nekonečnou hmotnosťou.
Štúdiom vývoja hviezd v 20. a 30. rokoch 20. storočia jadroví fyzici dospeli k zdanlivo nevyhnutnému záveru, že ak budú dostatočne masívne, určité hviezdy by skončili svoj život katastrofickým gravitačným kolapsom, ktorého výsledkom by bola singularita a vytvorenie „zamrznutej hviezdy“.
Tento termín odrážal bizarnú relatívnu povahu času v Einsteinovej teórii. Na horizonte udalostí, na neslávne známej hranici, z ktorej niet návratu okolo takejto zrútenej hviezdy, sa zdá, že čas zamrzne pre vonkajšieho pozorovateľa.
Zatiaľ čo pokroky v oblasti kvantovej mechaniky nahradili predstavu singularity rovnako mätúcou, ale konečnou kvantovou bodkou, skutočný povrch a vnútro čierne diery zostáva dnes aktívnou oblasťou výskumu.
Zatiaľ čo naša galaxia môže obsahovať milióny čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou Johna Michella - o ktorých vieme, kde sa nachádza asi tucet - ich horizonty udalostí sú príliš malé na pozorovanie.
Napríklad, ak by sa naše Slnko zrútilo do čiernej diery, polomer jeho horizontu udalostí by bol len 3 km (1,9 míle). Ale kolízia čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou v iných galaxiách bola slávne zistené použitím gravitačné vlny .
Hľadáte niečo supermasívne
Ciele EHT preto súvisia so supermasívnymi čiernymi dierami nachádzajúcimi sa v centrách galaxií.
Termín čierna diera sa v skutočnosti začal používať až v polovici až koncom 60. rokov 20. storočia, keď astronómovia začali mať podozrenie, že skutočne masívne „tmavé hviezdy“ poháňajú vysoko aktívne jadrá určitých galaxií.
O vzniku týchto obzvlášť masívnych čiernych dier existuje množstvo teórií. Napriek názvu sú čierne diery skôr objekty než diery v štruktúre časopriestoru.
V roku 1972 Robert Sanders a Thomas Lowinger vypočítali, že v strede našej galaxie sa nachádza hustá hmota rovnajúca sa asi miliónu slnečných hmôt.
Do roku 1978 Wallace Sargent a kolegovia sa rozhodli že v strede blízkej galaxie M87 leží hustá hmotnosť päť miliárd krát väčšia ako hmotnosť nášho Slnka.
Ale tieto masy, ktoré boli odvtedy mierne upravené, mohli byť jednoducho hustým rojom planét a mŕtvych hviezd.
V roku 1995 bola pozorovaním potvrdená existencia čiernych dier Makoto Miyoshi a kolegovia . Pomocou rádiovej interferometrie detegovali hmotu v strede galaxie M106 v takom malom objeme, že by to mohla byť len čierna diera alebo sa z nej čoskoro stane.
Dnes má približne 130 takýchto supermasívnych čiernych dier v centrách blízkych galaxií svoju hmotnosť priamo zmeranú z obežných rýchlostí a vzdialeností hviezd a plynu obiehajúcich čierne diery, ale ešte nie na špirále smrti do centrálneho gravitačného zhutňovača.
Napriek zvýšenej vzorke majú naša Mliečna dráha a M87 stále najväčšie horizonty udalostí pri pohľade zo Zeme, a preto medzinárodný tím sledoval tieto dva ciele.
Tieňová silueta čiernej diery v M87 je skutočne úžasným vedeckým obrazom. Aj keď čierne diery zjavne dokážu zastaviť čas, treba uznať, že prediktívna sila vedy v spojení s ľudskou predstavivosťou, vynaliezavosťou a odhodlaním je tiež pozoruhodnou silou prírody. 
Alister Graham , profesor astronómie, Swinburne University of Technology .
Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .