Sensacja w astronomii. Pierwszy raz w historii pokazano supermasywną czarną dziurę w centrum naszej galaktyki

Czarna dziura to obszar, w którym siła grawitacja jest tak potężna, że nie pozwala uciec żadnej materii, a nawet światłu. Do jej wytworzenia potrzeba zgromadzenia bardzo dużej masy w małej objętości. Matematyczna granica tego obszaru zwana jest horyzontem zdarzeń. Istnieją dwa główne rodzaje czarnych dziur: o masach gwiazdowych oraz supermasywne czarne dziury o masach milionów, a nawet miliardów mas Słońca.

O tym, że w centrum naszej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura, naukowcy podejrzewali od dawna. Najsilniejszym dowodem na to były do tej pory obserwacje ruchu gwiazd w pobliżu centrum (Sagittarius A*, w skrócie Sgr A*), wskazujące na obecność w tym miejscu masy cztery miliony razy większej niż masa Słońca.

Zaprezentowane w czwartek zdjęcie jest pierwszym bezpośrednim potwierdzeniem (wizualnym) istnienia tej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Widać na nim cień czarnej dziury i jasny pierścień tuż obok horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Rozmiar cienia czarnej dziury ma około 52 mikrosekundy łuku na niebie.

Obraz czarnej dziury uzyskano w wyniku analizy danych z obserwatoriów radiowych, współpracujących w ramach projektu o nazwie Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT). Efekty swoich prac naukowcy przedstawili w czwartek, na zorganizowanych równocześnie w kilku miejscach na świecie konferencjach prasowych.

- Jesteśmy oszołomieni tym, jak dobrze rozmiar pierścienia zgadza się z przewidywaniami ogólnej teorii względności Einsteina. Te bezprecedensowe obserwacje znacznie poprawiły zrozumienie tego, co dzieje się w samym centrum naszej galaktyki i dają nowy wgląd w interakcje olbrzymiej czarnej dziury z otoczeniem - wskazał Geoffrey Bower z Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica w Tajpej (Tajwan), pracujący w zespole projektu EHT.

W pracach brał udział zespół złożony z ponad 300 naukowców z 80 instytutów z całego świata. Do obserwacji przeprowadzonych w kwietniu 2017 roku wykorzystano szereg radioteleskopów: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), IRAM 30-meter Telescope, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), Submillimeter Array (SMA), UArizona Submillimeter Telescope (SMT), South Pole Telescope (SPT). Od tamtej pory do sieci EHT dodano także: Greenland Telescope (GLT), NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) oraz UArizona 12-meter Telescope na Kitt Peak.

Wyniki badań opublikowano w serii artykułów, które ukazały się w specjalnym wydaniu naukowego czasopisma "The Astrophysical Journal Letters".

Europejskim wkładem w to ważne odkrycie, oprócz zespołów badawczych i teleskopów, był także superkomputer do łączenia danych EHT, utrzymywany w Max Planck Institute for Radio Astronomy w Niemczech, oraz granty finansowe Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych oraz Max Planck Society w Niemczech.

W zespole EHT jest dwoje Polaków: prof. Monika Mościbrodzka z Radboud University w Nijmegen (Holandia) oraz dr Maciek Wielgus z Max Planck Institute for Radioastronomy w Bonn (Niemcy). Prof. Mościbrodzka wniosła znaczny wkład w teorię związaną z publikacjami, a dr Wielgus - w przetwarzanie danych. Jest on pierwszym autorem jednej z publikacji, dotyczącej krzywych zmian blasku Sgr A*.

Dzięki temu, że naukowcy dysponują teraz obrazami dwóch supermasywnych czarnych dziur (jednej z górnego, a drugiej z dolnego krańca przedziału mas tego rodzaju obiektów), mogą badać różnice pomiędzy nimi i lepiej testować zachowanie grawitacji w tak ekstremalnych środowiskach.

Są też szanse na uzyskanie jeszcze lepszych danych, bowiem kampania obserwacyjna EHT prowadzona w marcu 2022 roku obejmowała więcej teleskopów niż wcześniej.

(Źródło: BBC, PAP, AFP)