Οι αστρονόμοι αποκάλυψαν την πρώτη εικόνα της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία μας! Αυτό το αποτέλεσμα παρέχει συντριπτικές αποδείξεις ότι το αντικείμενο είναι πράγματι μια μαύρη τρύπα και δίνει πολύτιμες ενδείξεις για τη λειτουργία τέτοιων γιγάντων, οι οποίοι πιστεύεται ότι βρίσκονται στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών. Η εικόνα δημιουργήθηκε από μια παγκόσμια ερευνητική ομάδα με την ονομασία Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από ένα παγκόσμιο δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων.
Η εικόνα είναι μια πολυαναμενόμενη ματιά στο τεράστιο αντικείμενο που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας. Οι επιστήμονες είχαν δει στο παρελθόν αστέρια να περιφέρονται γύρω από κάτι αόρατο, συμπαγές και πολύ ογκώδες στο κέντρο του Γαλαξία. Αυτό υποδηλώνει έντονα ότι αυτό το αντικείμενο – γνωστό ως Τοξότης A* (Sgr A*, προφέρεται “sage-ay-star”) – είναι μια μαύρη τρύπα και η σημερινή εικόνα παρέχει την πρώτη άμεση οπτική απόδειξη γι’ αυτό.
Αν και δεν μπορούμε να δούμε την ίδια τη μαύρη τρύπα, επειδή είναι εντελώς σκοτεινή, το λαμπερό αέριο γύρω της αποκαλύπτει μια ενδεικτική υπογραφή: μια σκοτεινή κεντρική περιοχή (που ονομάζεται «σκιά») που περιβάλλεται από μια φωτεινή δομή σαν δακτύλιο. Η νέα όψη συλλαμβάνει το φως λυγισμένο από την ισχυρή βαρύτητα της μαύρης τρύπας, η οποία είναι 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας.
«Μείναμε έκπληκτοι από το πόσο καλά συμφωνούσε το μέγεθος του δακτυλίου με τις προβλέψεις της Θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν», δήλωσε ο επιστήμονας του προγράμματος EHT, Geoffrey Bower, από το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής, Academia Sinica, Ταϊπέι.
«Αυτές οι άνευ προηγουμένου παρατηρήσεις μας έχουν βελτιώσει σημαντικά την κατανόηση του τι συμβαίνει στο κέντρο του γαλαξία μας και προσφέρουμε νέες ιδέες για το πώς αυτές οι γιγάντιες μαύρες τρύπες αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους».
Τα αποτελέσματα της ομάδας EHT δημοσιεύονται σήμερα σε ειδικό τεύχος του The Astrophysical Journal Letters
Επειδή η μαύρη τρύπα απέχει περίπου 27.000 έτη φωτός από τη Γη, μας φαίνεται ότι έχει περίπου το ίδιο μέγεθος στον ουρανό με ένα ντόνατ στη Σελήνη. Για να το απεικονίσει, η ομάδα δημιούργησε το ισχυρό EHT, το οποίο συνέδεσε 8 υπάρχοντα ραδιοπαρατηρητήρια σε όλο τον πλανήτη για να σχηματίσουν ένα ενιαίο εικονικό τηλεσκόπιο «μεγέθους της Γης». Το EHT παρατήρησε το Sgr A* σε πολλές νύχτες, συλλέγοντας δεδομένα για πολλές ώρες στη σειρά, παρόμοια με τη χρήση μεγάλου χρόνου έκθεσης σε μια κάμερα.
Η ανακάλυψη ακολουθεί την κυκλοφορία της πρώτης εικόνας μιας μαύρης τρύπας το 2019 από τη συνεργασία EHT, που ονομάζεται M87*, στο κέντρο του πιο απομακρυσμένου γαλαξία Messier 87.
Οι δύο μαύρες τρύπες μοιάζουν εντυπωσιακά, παρόλο που η μαύρη τρύπα του γαλαξία μας είναι περισσότερο από χίλιες φορές μικρότερη και λιγότερο μάζα από το M87*.
«Έχουμε δύο εντελώς διαφορετικούς τύπους γαλαξιών και δύο πολύ διαφορετικές μάζες μαύρων τρυπών, αλλά κοντά στην άκρη αυτών των μαύρων οπών μοιάζουν εκπληκτικά», λέει η Sera Markoff, Συμπρόεδρος του Επιστημονικού Συμβουλίου EHT και καθηγήτρια θεωρητικής αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ, στην Ολλανδία.
«Αυτό μας λέει ότι η Γενική Σχετικότητα κυβερνά αυτά τα αντικείμενα από κοντά και όποιες διαφορές βλέπουμε πιο μακριά πρέπει να οφείλονται σε διαφορές στο υλικό που περιβάλλει τις μαύρες τρύπες».
Αυτό το επίτευγμα ήταν πολύ πιο δύσκολο από ό,τι για το M87*, παρόλο που το Sgr A* είναι πολύ πιο κοντά μας. Ο επιστήμονας της EHT Chi-kwan Chan, από το Παρατηρητήριο Steward και το Τμήμα Αστρονομίας και το Ινστιτούτο Επιστήμης Δεδομένων του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, ΗΠΑ, εξηγεί: «Το αέριο κοντά στις μαύρες τρύπες κινείται με την ίδια ταχύτητα – σχεδόν τόσο γρήγορα όσο το φως – γύρω από το Sgr A* και το M87*. Αλλά όπου το αέριο χρειάζεται μέρες έως εβδομάδες για να περιστραφεί γύρω από το μεγαλύτερο M87*, στο πολύ μικρότερο Sgr A* ολοκληρώνει μια τροχιά σε λίγα λεπτά. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινότητα και το μοτίβο του αερίου γύρω από το Sgr A* άλλαζε γρήγορα, καθώς το παρατηρούσε η EHT Collaboration – λίγο σαν να προσπαθείς να βγάλεις μια καθαρή φωτογραφία ενός κουταβιού που κυνηγάει γρήγορα την ουρά του».
Οι ερευνητές έπρεπε να αναπτύξουν εξελιγμένα νέα εργαλεία που αντιπροσώπευαν την κίνηση του αερίου γύρω από το Sgr A*. Ενώ το M87* ήταν ένας ευκολότερος, πιο σταθερός στόχος, με σχεδόν όλες τις εικόνες να μοιάζουν, αυτό δεν ίσχυε για το Sgr A*. Η εικόνα της μαύρης τρύπας Sgr A* είναι ένας μέσος όρος των διαφορετικών εικόνων που εξήγαγε η ομάδα, αποκαλύπτοντας τελικά τον γίγαντα που κρύβεται στο κέντρο του γαλαξία μας για πρώτη φορά.
300 ερευνητές από 80 ινστιτούτα σε όλο τον κόσμο
Η προσπάθεια κατέστη δυνατή μέσω της ευρηματικότητας περισσότερων από 300 ερευνητών από 80 ινστιτούτα σε όλο τον κόσμο που μαζί αποτελούν τη Συνεργασία EHT. Εκτός από την ανάπτυξη πολύπλοκων εργαλείων για να ξεπεραστούν οι προκλήσεις της απεικόνισης του Sgr A*, η ομάδα εργάστηκε σκληρά για πέντε χρόνια, χρησιμοποιώντας υπερυπολογιστές για να συνδυάσει και να αναλύσει τα δεδομένα τους, ενώ συγκεντρώνει μια πρωτοφανή βιβλιοθήκη προσομοιωμένων μαύρων οπών για σύγκριση με τις παρατηρήσεις.
Οι επιστήμονες είναι ιδιαίτερα ενθουσιασμένοι που έχουν επιτέλους εικόνες δύο μαύρων οπών πολύ διαφορετικών μεγεθών, οι οποίες προσφέρουν την ευκαιρία να κατανοήσουν πώς συγκρίνονται και αντιπαραβάλλονται. Έχουν επίσης αρχίσει να χρησιμοποιούν τα νέα δεδομένα για να δοκιμάσουν θεωρίες και μοντέλα για το πώς συμπεριφέρεται το αέριο γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Αυτή η διαδικασία δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητή, αλλά θεωρείται ότι παίζει βασικό ρόλο στη διαμόρφωση του σχηματισμού και της εξέλιξης των γαλαξιών.
«Τώρα μπορούμε να μελετήσουμε τις διαφορές μεταξύ αυτών των δύο υπερμεγέθων μαύρων τρυπών για να αποκτήσουμε πολύτιμες νέες ενδείξεις για το πώς λειτουργεί αυτή η σημαντική διαδικασία», δήλωσε ο επιστήμονας EHT Keiichi Asada από το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής, Academia Sinica, Ταϊπέι.
«Έχουμε εικόνες για δύο μαύρες τρύπες – μια στο μεγάλο άκρο και μια στο μικρό άκρο των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών στο Σύμπαν – έτσι μπορούμε να προχωρήσουμε πολύ περισσότερο στη δοκιμή του πώς συμπεριφέρεται η βαρύτητα σε αυτά τα ακραία περιβάλλοντα από ποτέ».
Η πρόοδος στο EHT συνεχίζεται: μια μεγάλη εκστρατεία παρατήρησης τον Μάρτιο του 2022 περιλάμβανε περισσότερα τηλεσκόπια από ποτέ. Η συνεχιζόμενη επέκταση του δικτύου EHT και οι σημαντικές τεχνολογικές αναβαθμίσεις θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να μοιράζονται ακόμη πιο εντυπωσιακές εικόνες, καθώς και ταινίες με μαύρες τρύπες στο εγγύς μέλλον.
ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΣΧΟΛΙΟΥ