Међународна мрежа радио-телескопа направила је прву изблиза снимку сјене црне рупе, коју су научници открили јутрос (10. априла). Сарадња, названа Евент Хоризон телескоп, потврдила је деценијама предвиђања како ће се светлост понашати око тих тамних објеката и поставила је сцену за нову еру астрономије црних рупа.
"Од скале од нула до невероватне, било је невероватно", рекла је Ерин Боннинг, астрофизичарка и истраживачица црних рупа на Универзитету Емори, која није била укључена у снимање.
"То је рекло, то сам очекивала", рекла је она за Ливе Сциенце.
Најава, задиркивана око недељу и по унапред, успела је да буде и невероватно узбудљива и готово у потпуности лишена изненађујућих детаља или нове физике. Физика се није покварила. Нису откривене неочекиване особине црних рупа. Сама слика била је скоро савршено подударање за илустрације црних рупа какве смо навикли да видимо у науци и поп култури. Велика је разлика у томе што је то пуно замућења.
Било је неколико важних питања везаних за црне рупе које су и даље остале неријешене, рекао је Боннинг.
Како црне рупе производе своје огромне млазове вруће, брзе материје?
Све супермасивне црне рупе имају могућност да жвачу материју у близини, упијају је већи део свог хоризонта догађаја и испаљују остатак у свемир при брзини светлости у блиставим кулама које астрофизичари називају "релативистичким млазницама".
А црна рупа у средишту Девице А (која се назива и Мессиер 87) ноторна је по импресивним млазовима, сијалицама и зрачењу широм простора. Њени релативистички млазови су толико огромни да могу у потпуности да побегну од околне галаксије.
А физичари знају широке потезе како се то дешава: Материјал убрзава до екстремних брзина док добро пада у гравитацију црне рупе, а затим неки од њих побјегне задржавајући ту инерцију. Али научници се не слажу у детаљима како се то догађа. Ова слика и пратећи радови још не нуде никакве детаље.
Схвативши то, рекао је Боннинг, биће ствар повезивања опажања телескопа Хоризонс Евент - која покривају прилично малу количину простора - са много већим сликама релативистичких млазница.
Док физичари још немају одговоре, рекла је, постоји велика шанса да они ускоро стигну - поготово када колаборација створи слике свог другог циља: супермасивне црне рупе Стрелца А * у центру наше сопствене галаксије, која не производи млазнице попут Девице А. Упоређивање две слике, рекла је, можда би нудила одређену јасноћу.
Како се општа релативност и квантна механика међусобно спајају?
Кад год се физичари окупе да разговарају о заиста узбудљивом новом открићу, можете очекивати да ће неко чути да сугерише да би то могло помоћи да се објасни „квантна гравитација“.
То је зато што је квантна гравитација велика непознаница у физици. Отприлике један век, физичари су радили користећи два различита скупа правила: Општу релативност, која покрива веома велике ствари попут гравитације, и квантну механику, која покрива врло мале ствари. Проблем је у томе што се та два правилника међусобно директно супротстављају. Квантна механика не може објаснити гравитацију, а релативност не може објаснити квантно понашање.
Једног дана, физичари се надају да ће то двоје повезати у велику обједињену теорију, која вероватно укључује неку врсту квантне гравитације.
И пре данашње најаве, нагађало се да би то могло укључивати и некакав пробој на ту тему. (Да се на слици не преносе предвиђања опште релативности, то би померало лопту напријед.) Током информативног брифинга Националне научне фондације, Евери Бродерицк, физичар са канадског Универзитета и сарадник на пројекту сугерисали да могу да стигну такве врсте одговора.
Али Боннинг је био скептичан према тој тврдњи. Ова слика није била изненађујућа из опште перспективе релативности, тако да није понудила нову физику која би могла затворити јаз између два поља, рекао је Боннинг.
Ипак, није лудо што се људи надају одговорима из ове врсте проматрања, рекла је она, јер ивица сјене црне рупе уноси релативистичке снаге у малене просторе квантне величине.
"Очекивали бисмо да ћемо видети квантну гравитацију веома, веома близу хоризонта догађаја или врло, врло рано у раном свемиру", рекла је она.
Али на још увек замагљеној резолуцији телескопа Хоризонс Евент, она каже, ми вероватно нећемо наћи такве ефекте, чак и ако планиране надоградње долазе.
Да ли су теорије Степхена Хавкинга биле тачне као Еинстеинове?
Највећи допринос физике физичара Степхена Хавкинга била је идеја "Хавкинг зрачења" - да црне рупе заправо нису црне, али емитују мале количине зрачења током времена. Резултат је био изузетно важан, јер је показао да кад црна рупа престане да расте, почеће да се врло споро смањује од губитка енергије.
Али телескоп телескоп Хоризонс није потврдио или негирао ову теорију, рекао је Боннинг, а не да то неко очекује.
Огромне црне рупе попут оне у Дјевици А, рекла је, емитују само минималне количине Хавкинг зрачења у поређењу с њиховом укупном величином. Док наши најнапреднији инструменти сада могу открити јака светла својих хоризоната догађаја, мала је шанса да ће икада искалити ултра замрачен сјај површине супермасивне црне рупе.
Ти ће резултати, како је рекла, вјероватно произаћи из најситнијих црних рупа - теоријских, краткотрајних објеката тако малих да бисте могли у руке укључити цијели њихов хоризонт догађаја. Уз прилику за детаљна запажања и много више доступног зрачења у односу на њихову укупну величину, људи би на крају могли смислити како да га произведу или пронађу и открију његово зрачење.
Шта смо заправо научили из ове слике?
Прво, физичари су поново сазнали да је Ајнштајн у праву. Руб сјенке, колико год могао да види телескоп хоризонта, савршен је круг, баш као што су физичари у 20. веку радили са Ајнштајновим једначинама опште релативности.
"Мислим да никога не треба изненадити када прође још један тест опште релативности", рекао је Боннинг. "Да су изашли на бину и рекли да се сломила општа релативност, пао бих са столице."
Резултат са непосреднијим, практичним импликацијама, рекла је, је да је слика омогућила научницима да прецизно мере масу ове супермасивне црне рупе, која се налази 55 милиона светлосних година у срцу галаксије Девица А. 6.5 милиона је пута масивнији од нашег сунца.
То је велика ствар, рекао је Боннинг, јер би могао променити начин на који физичари одмеравају супермасивне црне рупе у срцима других, удаљенијих или мањих галаксија.
Тренутно физичари имају прилично прецизно мерење масе супермасивне црне рупе у срцу Млечног пута, рекао је Боннинг, јер могу да гледају како њена гравитација помера поједине звезде у свом кварту.
Али у другим галаксијама, наши телескопи не могу видети кретања појединих звезда, рекла је она. Тако су физичари заглављени са грубљим мерењима: Како маса црне рупе утиче на светлост која долази из различитих слојева звезда у галаксији или како њена маса утиче на светлост која долази из различитих слојева слободно плутајућег гаса у галаксији.
Али те су калкулације несавршене, рекла је она.
"Морате да моделирате веома сложен систем", рекла је она.
А две методе на крају дају нешто другачије резултате у свакој галаксији коју физичари проматрају. Али барем за црну рупу у Девици А, сада знамо да је једна метода тачна.
"Наше одређивање од 6,5 милијарди соларних маса завршава слетањем на врх тежине одређивања масе", рекла је Сера Маркофф, астрофизичарка са Универзитета у Амстердаму и сарадница на пројекту у брифингу за вести.
То не значи да ће физичари тек ићи на велико том приступу за мерење маса црних рупа, рекао је Боннинг. Али нуди важну тачку података за прецизирање будућих израчуна.
