Највећи објекат на нашем ноћном небу - далеко је то - за нас је невидљив. Објект је Супермасивна црна рупа (СМБХ) у средишту наше галаксије Млијечни пут, звана Стријелац А. Али ускоро ћемо можда имати слику хоризонта догађаја Стрелца А. А та слика може представљати изазов Еинстеиновој теорији опште релативности.
Нико никада није видео хоризонт догађаја црне рупе. Интензивно гравитационо повлачење спречава да ишта, чак и светлост, не изађе. Хоризонт догађаја је тачка без повратка. Без обзира, светлост и информације не могу избећи. Али можда смо близу добијања слике хоризонта догађаја Стрелца А, захваљујући телескопу Евент Хоризон (ЕХТ).
ЕХТ је међународна сарадња намијењена истраживању непосредне околине црне рупе. То није један телескоп, већ је повезани систем радио-телескопа широм света који сви заједно раде интерферометријом. Мерењем електромагнетне енергије из региона који окружује црну рупу са више радио антена на више локација, могу се утврдити нека својства извора.
Истраживачи са ЕХТ се надају да ће њихова опажања на крају пружити слике интензивних гравитационих ефеката које очекујемо да видимо у близини црне рупе. Они се такође надају да ће открити неку од динамика на делу у близини рупе како орбиталан материјал у акректорском диску достиже релативистичку брзину.
Пројекат ЕХТ прикупљао је податке о Стрелцу А и још једној црној рупи званој М87 у центру галаксије Девица А, у периоду од четири године. Те четири године су завршиле у априлу 2017., али тим од 200 научника и инжењера још увек анализира податке. У међувремену, тим је објавио слике рачунарског модела онога што се надају.
Слика се можда не чини много, али је значајна. То је еквивалент читању наслова из новина о Месецу док стоји на Земљи. Слика нам може помоћи да одговоримо на нека збуњујућа питања у вези са црним рупама:
- Какву су улогу црне рупе играле у стварању галаксија?
- Како изгледају светло и материја док падају према црној рупи?
- Од чега су направљени токови енергије који пуцају из црних рупа?
Такође постоји шанса да слика коју ЕХТ производи из Стрелца А значи да ће Аинстеинову теорију опште релативности морати да ажурира. (Иако је обично лоша идеја кладити се против Ајнштајна.)
Црне рупе и хоризонт догађаја
Црне рупе су у ствари леш звезде. Када веома масивна звезда гори кроз све своје гориво, она се срушава у изузетно густу тачку, односно јединственост. Црна рупа има невероватно моћан гравитациони потез који вуче гас и прашину према њој. Једном сваких 10.000 година или стрелац Стријелац А чак и поједе звијезду.
Хоризонт догађаја је попут шкољке око црне рупе. Једном када било која материја - или чак светлост - достигне хоризонт догађаја, игра је готова. Црна рупа расте у величини како троши материју, а хоризонт догађаја се такође шири.
Стрелац А, наша супермасивна црна рупа (СМБХ), је масиван. Има масу 4 милиона пута већу од Сунца. Али чак и тако, то није толико велико у поређењу с осталим СМБХ. Други СМБХ у пројекту ЕХТ је много већи, са масом од 7 милијарди пута већим од Сунца.
ЕХТ ће произвести слику хоризонта догађаја проучавајући подручје око црне рупе. Нешто се догађа са материјалом када падне у црну рупу. Твори диск за намотавање вртлог гаса и прашине који је у основи у облику задржавања све док се не усисава у рупу. Тај материјал убрзава до релативистичких брзина, што значи близу брзине светлости. Када се то догоди, материјал се прегрева и емитује енергију.
Али црна рупа је толико моћна да гравитационо савија светлост у феномену званом гравитациона сочива. Ово сочиво ствара тамну регију која се назива сјена црне рупе. Према теорији, хоризонт догађаја требао би бити око 2,5 пута већи од сјене. Дакле, једном када научници добију слику сјене, они знају величину хоризонта догађаја. Величина хоризонта догађаја пропорционална је маси црне рупе. Тако би у случају Стрелца А требало да буде пречника 24 милиона км (15 милиона миља).
Тако да неће бити ниједне слике саме црне рупе, већ ће бити слике сенке коју црна рупа баца. Научно, то је велики скок у нашем разумевању црних рупа. И у случају сумње о постојању црних рупа, слика сенке пружиће чврсте доказе да су црне рупе заиста тамо.
ЕХТ и млазнице
Упркос огромној величини Стрелца А, на небу је сићушно. Превише је мало да би се могао видети и један телескоп. Због тога је ЕХТ примењен. Комбинује 7 засебних радио-телескопа широм света у један велики виртуелни телескоп користећи технику која се зове Веома дугачка основна интерферометрија (ВЛБИ), нешто са чиме су љубитељи астрономије познати. Виртуелни телескоп има много већу разлучиву снагу од једног опсега и омогућио је астрономима да проучавају подручје у близини Сгр. А.
Током периода од једне недеље у априлу 2017. године, ЕХТ тим је показао свих седам његових опсега на Сгр А, а седам атомских сатова бележило је време доласка сигнала на сваки телескоп. Проучавањем и комбиновањем сигнала научници могу да створе слику Сгр А. Ово је дуготрајан процес који траје.
Енергетски млазови који теку из близине црне рупе посебно су занимљиви за истраживаче. Материја која се врти око акумулационог диска у црној рупи греје се на милијарде степени. Неки од њих улазе у црну рупу, али не сви у њу.
Енергетски млазови су део који излази из акумулационог диска. Они путују брзином светлости десетинама хиљада светлосних година. Научници желе да знају више о њима.
Када је у питању Сгр. А, не знамо да ли има млазева. У последњих неколико деценија није било баш активно, тако да можда неће бити млазница. Али ако су тамо, ЕХТ ће тамо покупити радио сигнале. Тада можемо добити одговоре на нека основна питања о млазовима:
- Како почињу?
- Како убрзавају до релативистичке брзине?
- Како остају чврсто усредсређени?
- Од чега су тачно направљени?
Да ли је Еинстеинова теорија опште релативности у невољи?
Вероватно не. Али постоји шанса
Већина нашег Сунчевог система је прилично прозаично, радно место. И одатле долази већина наших посматрачких доказа који подржавају Општу релативност. Али регион око црне рупе није нормално суседство.
Услови су екстремни. Интензивна гравитација, прегревани млазови материјала који се крећу брзином светлости и хоризонт догађаја. Али што се тиче опште релативности, углавном се ради о гравитацији и светлости.
Општа релативност предвиђа да ће гравитација црне рупе закривити време простора и привући јој све, укључујући и светлост. Подаци које је прикупио ЕХТ пружиће мерења овог феномена која се могу упоредити са Аинстеиновим предвиђањима. Ако се подаци подударају са предвиђањима, Ајнштајн ће поново победити.
Општа релативност даје још једно предвиђање: сенка коју баца диск за избацивање треба да буде кружна. Ако није кружна и више је овоидна, онда формуле у Општој релативности нису потпуно тачне.
Јохн Вардле је астроном који је деценијама проучавао црне рупе, још док су били само теоријски конструкт. Уместо је укључен у пројекат ЕХТ. Вардле мисли да ће општа релативност издржати овај тест и да ће Аинстеин поново побиједити. Али ако општа релативност не успе у овом тесту, наћи ћемо се у врло тешкој и чудној ситуацији.
"Тада ћемо бити у тешкој равној јакни, јер не можете извршити промене које би поквариле све остале битове који делују", рекао је Вардле. "То би било веома узбудљиво."
- Саопштење за универзитет Брандеис: "Како изгледа црна рупа?"
- Евент Хоризон Телесцопе
- Улаз из Википедије: Интерферометрија
- Улаз из Википедије: Хоризон догађаја
