Astronómovia získali prvú snímku okolia čiernej diery

EHT (Event Horizon Telescope) je skupina ôsmich pozemských rádioteleskopov rozložená po celej Zemi. Táto sieť rádioteleskopov bola vytvorená na to, aby zachytila obraz čiernej diery. A práve teraz nedávno (apríl 2019) v niekoľkých koordinovaných tlačových konferenciách, vedci z projektu EHT ukázali prvý priamy vizuálny dôkaz superhmotnej čiernej diery a jej tieňa. Prelomové pozorovanie bolo oznámené v sérii šiestich vedeckých článkov publikovaných v špeciálnom vydaní časopisu The Astrophysical Journal Letters. Obrázok ukazuje čiernu dieru v centre galaxie M87, ktorá sa nachádza v blízkej kope galaxií v súhvezdí Panny. Čierna diera je od Zeme vzdialená 55 miliónov svetelných rokov a jej hmotnosť je 6.5 miliárd hmotností Slnka. EHT spája prístroje rozmiestnené po Zemi do jedného obrovského virtuálneho ďalekohľadu s rozmerom našej planéty. Vďaka EHT môžu vedci študovať najextrémnejšie objekty vo vesmíre spôsobom, ktorý predpovedá Einsteinova všeobecná teória relativity.

Podstata tejto metódy bola po prvý raz vyskúšaná pred sto rokmi pri historickom pokuse, ktorý teóriu relativity overoval. "Urobili sme prvú snímku čiernej diery," povedal projektový riaditeľ EHT Sheperd S. Doeleman z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics. "Je to úžasný vedecký výkon, na ktorom sa podieľalo viac než 200 vedcov." Čierne diery sú zvláštne kozmické objekty - majú veľkú hmotnosť a sú extrémne kompaktné. Prítomnosť týchto objektov výrazne ovplyvňuje ich okolie, pretože zakrivujú priestoročas a silne zahrievajú okolitú hmotu. "Pokiaľ bude čierna diera vo vnútri nejakej jasnej oblasti, napríklad vo vnútri disku žiariaceho plynu, očakávame, že čierna diera vytvorí tmavú oblasť, niečo ako tieň. Einsteinova všeobecná teória relativity tento jav predpovedá, ale dosiaľ nikdy sme ho nevideli," vysvetľuje predseda vedeckej rady EHT Heino Falcke z Radboudovej univerzity (Holandsko). "Tieň čiernej diery spôsobený gravitačným ohybom svetla a jeho zachytením pod horizontom udalostí, odhaľuje množstvo informácií o podstate týchto fascinujúcich objektov a umožnil nám zmerať hmotnosť čiernej diery v jadre galaxie M 87." Spracovanie nameraných údajov pomocou rôznych kalibračných techník a zobrazovacích metód ukázalo prítomnosť prstencového útvaru s tmavou centrálnou oblasťou, tieňom čiernej diery, ktorá bola zaznamenaná pri rôznych nezávislých pozorovaniach s EHT. "Keď sme si boli istí, že sme naozaj vyfotografovali tieň čiernej diery, porovnávali sme náš výsledok s rozsiahlym súborom počítačových modelov, ktoré obsahujú rôzne fyzikálne javy, ako je zakrivenie priestoročasu, prehriatie hmoty a silné magnetické polia," objasňuje člen rady EHT Luciano Rezzolla z Goetheho univerzity (Nemecko). "Pozorovaná snímka sa dobre zhoduje s našim teoretickým popisom a vďaka tomu sa cítime celkom istí pri interpretácii pozorovaní, vrátane odhadu hmotnosti čiernej diery."

Vytvorenie EHT bol impozantný výkon. Osem už existujúcich rádioteleskopov a submilimetrových teleskopov na najrôznejších vysokohorských miestach na Zemi sa muselo prepojiť a vzájomne zjednotiť. K týmto ďalekohľadom patrili prístroje na sopkách na Havaji a v Mexiku, na horách v Arizone a v španielskej Sierra Nevade, v chilskej púšti Atacama a v Antarktíde. Pozorovania pomocou EHT používajú metódu nazývanú interferometria na veľmi dlhých základniach (VLBI - Very Long Baseline Interferometry), ktorá synchronizuje ďalekohľady na celom svete a využíva rotáciu našej planéty na vytvorenie jedného obrovského ďalekohľadu s rozmermi Zeme. Pozorovanie prebiehalo na vlnovej dĺžke 1.3 mm. EHT má vďaka VLBI uhlové rozlíšenie 20 uhlových mikrosekúnd, čo by stačilo návštevníkovi kaviarne v Paríži na čítanie novín vo výklade novinového stánku v New Yorku. Ďalekohľady, ktoré sa zúčastnili pozorovaní jadra galaxie M 87, boli: ALMA, APEX, IRAM 30m telescope, James Clerk Maxwell Telescope, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope a ďalekohľad na južnom póle South Pole Telescope. Petabyty vstupných dát boli spracovávané vysoko špecializovanými superpočítačmi v Ústave Maxa Plancka pre rádioastronómiu (Nemecko) a na  MIT Haystack Observatory (USA)

Európske zariadenia a financovanie hrali v tejto celosvetovej záležitosti dôležitú rolu. Pozorovaní sa zúčastňovali moderné európske ďalekohľady a Európska vedecká rada (ERC, European Research Council) podporila projekt BlackHoleCam grantom na 14 miliónov Eur. Dôležitá bola aj podpora z ESO, IRAMu a spoločnosti Maxa Plancka. "Dnešný výsledok je založený na desaťročiach európskych skúseností s milimetrovou astronómiou," podotkol Karl Schuster, riaditeľ IRAMu a člen rady EHT. EHT a pozorovania, ktorá boli nedávno publikované, reprezentujú vyvrcholenie mnohých rokov pozorovateľskej, technickej a teoretickej práce. Sú ukážkou globálneho úsilia, ktoré vyžadovalo úzku spoluprácu vedcov z celého sveta. Trinásť partnerských inštitúcií vytvorilo spolu EHT pomocou už existujúcich prístrojov a podpory rôznych agentúr. Najvýznamnejšie finančné príspevky pochádzali z NSF (National Science Foundation, USA), európskej ERC (EÚ) a agentúr vo východnej Ázii. "ESO má radosť, že k tomuto výsledku mohlo významne prispieť svojim európskym vedením a hlavnou rolou dvoch ďalekohľadov EHT pôsobiacich v Čile - ALMA a APEX," povedal generálny riaditeľ ESO Xavier Barcons. "ALMA je najcitlivejší prístroj v EHT a jeho 66 antén významne prispelo k úspechu EHT." "Dosiahli sme niečo, čo bolo ešte pred pár desiatkami rokov považované za nemožné," zhrňuje Doeleman. "Pokroky v technológii, prepojenie medzi najlepšími rádioteleskopmi na svete a inovatívne algoritmy - to všetko prispelo k celkom novým možnostiam pohľadu na čierne diery a horizont udalostí."

Publikované v časopise QUARK 6/2019, RNDr. Zdeněk Komárek

Zdroj obrázkov: https://www.eso.org/