A existat multa emotie cand colaborarea Event Horizon Telescope a aratat lumii prima imagine a unei gauri negre, in aprilie 2019. Cu o greutate de 6,5 milioane de ori mai mare decat masa Soarelui nostru, aceasta gaura neagra supermasiva este situata in galaxia Messier 87 sau M87, la aproximativ 55 de milioane de ani lumina distanta de Pamant.
Aceasta a fost prima dovada directa ca gaurile negre exista. De asemenea, a oferit un test extraordinar al teoriei gravitatiei a lui Einstein si al notiunilor sale subiacente despre spatiu si timp – sondand gravitatia in limitele sale cele mai extreme. Dar inca nu stim prea multe despre acesti monstri.
Acum, la aproape doi ani de la aceasta realizare istorica, am dezvaluit o noua imagine a M87 folosind o tehnica diferita. Cercetarea noastra, publicata in doua noi lucrari in The Astrophysical Journal Letters, ofera perspective importante asupra naturii misterioase a gaurilor negre.
Vazand invizibilul
Datorita distantei fata de noi, imaginea acestui urias al unei gauri negre este o provocare enorma. Este nevoie de o rezolutie suficient de clara pentru a se concentra pe o portocala de pe suprafata Lunii sau pentru a putea vedea atomi individuali cu propriul deget. Telescopul a reusit acest lucru datorita unei colaborari fara precedent intre oamenii de stiinta de pe tot globul, legand impreuna opt radiotelescoape de la sol si transformand Pamantul intr-un radiotelescop virtual gigant.
Gaurile negre sunt poate cele mai enigmatice obiecte din natura, alimentand unele dintre cele mai energice – si inobservabile – fenomene din universul nostru. Datorita orizontului lor de evenimente, granita dincolo de care nimic, nici macar lumina, nu poate scapa, nu putem vedea o gaura neagra in mod direct. Dar materia care cade catre o gaura neagra este atrasa de imensa ei atractie gravitationala si devine extrem de fierbinte si luminoasa.
Pe masura ce se apropie de orizontul evenimentelor, aceasta materie este super incalzita prin frecare si se misca aproape de viteza luminii, emitand cantitati mari de radiatii. Telescopul este proiectat sa detecteze radiatia sub forma de unde radio produse de acest gaz cu cateva momente inainte de a traversa orizontul evenimentelor.
Imagine noua
Imaginea gaurii negre a lui M87 a oferit un sprijin coplesitor pentru ideea ca gaurile negre supermasive se ascund in inimile majoritatii (daca nu tuturor) galaxiilor. Ele sunt lipiciul care tine galaxiile impreuna si le guverneaza dinamica si evolutia. Dar cum functioneaza exact nu este clar.
Noua noastra imagine foloseste lumina polarizata – unde de lumina care oscileaza intr-o singura directie – produsa de materia de la marginea gaurii negre. Lumina nepolarizata este formata din unde luminoase care oscileaza in multe directii diferite. Lumina se poate polariza daca se deplaseaza prin regiuni super fierbinti ale spatiului care sunt puternic magnetizate. Campurile magnetice puternice prezente in jurul gaurii negre sunt astfel de regiuni si prin studierea proprietatilor acestei lumini polarizate putem afla mult mai multe despre materia care a produs-o.
Noua noastra imagine polarizata ofera noi dovezi convingatoare despre modul in care campurile magnetice puternice din jurul gaurilor negre pot lansa si sustine jeturi concentrate de gaz incarcat de-a lungul a mii de ani lumina. Acum credem ca astfel de jeturi foarte energice si stralucitoare, care lanseaza cantitati enorme de materie in mediul intergalactic, sunt conectate la gaurile negre prin aceste campuri magnetice puternice.
Astronomii au invocat diferite modele pentru a explica modul in care materia se comporta in apropierea gaurii negre pentru a intelege mai bine acest proces de formare a jeturilor, dar inca nu stiu exact cum pot fi lansate jeturi mai mari decat galaxia insasi din regiunea sa centrala si nici cum exact cade materia. in gaura neagra. Acum descoperim ca doar modelele teoretice care prezinta materie puternic magnetizata pot explica ceea ce se vede la orizontul evenimentelor.
Observatiile noastre ofera informatii noi si detaliate despre structura campurilor magnetice chiar in afara gaurii negre. Acest lucru nu numai ca ne aduce un pas mai aproape de intelegerea modului in care sunt produse aceste jeturi misterioase si puternice, ci explica si modul in care o materie ultra fierbinte poate pandi in afara unei gauri negre, rezistand gravitatiei acesteia. Cercetarile noastre sugereaza ca campurile magnetice sunt suficient de puternice pentru a impinge gazul fierbinte si a-l ajuta sa reziste fortei gravitatiei. Doar gazul care aluneca prin camp poate incepe sa curga spre interior spre orizontul evenimentului.
Oricat de interesante sunt aceste noi imagini polarizate ale gaurii negre a lui M87, este inca doar inceputul pentru colaborarea Event Horizon Telescope si stiinta imaginii gaurii negre. Lucram deja la cum ar arata imaginea gaurii negre care se afla in centrul propriei noastre galaxii, pe care speram sa o publicam mai tarziu in acest an. Acesta este Sagetatorul A*, sau Sgr A*, gaura neagra supermasiva a galaxiei noastre.
In comparatie cu M87, aceasta noua imagine este mult mai dificil de obtinut. Ne uitam la gaura neagra prin mediul nostru interstelar neclar si turbulent – exista o cantitate mare de praf si gaz in cale – ceea ce face mult mai dificil sa faci o fotografie clara. In anii urmatori, noi telescoape vor fi adaugate matricei de telescopuri Event Horizon, atat pe Pamant, cat si in cele din urma chiar si in spatiu, promitand imagini din ce in ce mai clare ale gaurilor negre si oferind o intelegere mult mai intima a acestor entitati enigmatice.
Aceasta este o noua era interesanta in explorarea umanitatii asupra gravitatiei puternice si a naturii spatiului si timpului si, fara indoiala, ce e mai bun urmeaza sa vina.
