În aprilie 2019, istoria colaborării Telescopului Evenimentul Orizontului a făcut istorie când a lansat prima imagine a unei găuri negre luate vreodată. Această realizare a fost decenii în devenire și a declanșat un circ media internațional. Imaginea a fost rezultatul unei tehnici cunoscute sub numele de interferometrie, unde observatoarele din întreaga lume au combinat lumina de pe telescoapele lor pentru a crea o imagine compozită.
Această imagine a arătat ceea ce astrofizicienii au prezis de mult timp, că îndoirea gravitațională extremă face ca fotonii să cadă în jurul orizontului evenimentului, contribuind la inelele strălucitoare care îi înconjoară. Săptămâna trecută, pe 18 martie, o echipă de cercetători de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a anunțat o nouă cercetare care arată cum imaginile cu găuri negre ar putea dezvălui o substructură complexă în interiorul lor.
Studiul care descrie descoperirile lor, intitulat „Semnături interferometrice universale ale inelului foton al unei găuri negre”, a apărut recent în jurnal Avansuri științifice. Echipa a fost condusă de Michael Johnson, un astrofizician cu CfA și a indus membri din Inițiativa Hole Negre (BHI) de la Harvard, Laboratorul Național Los Alamos, Centrul Princeton pentru Științe Teoretice și mai multe universități.
După cum a explicat Johnson într-un recent comunicat de presă CfA:
„Imaginea unei găuri negre conține de fapt o serie de inele cuibărite. Fiecare inel succesiv are aproximativ același diametru, dar devine din ce în ce mai ascuțit, deoarece lumina sa a orbitat gaura neagră de mai multe ori înainte de a ajunge la observator. Cu imaginea actuală EHT, am descoperit doar o complexitate deplină care ar trebui să apară în imaginea oricărei găuri negre. "
După cum ne spune legea relativității generale, câmpurile gravitaționale modifică curbura spațiului. În cazul unei găuri negre, efectul este extrem și determină chiar și lumina (fotonii) să se infunde în jurul lor. Acești fotoni aruncă o umbră pe inelul strălucitor al gazelor și prafului care este accelerat la viteze relativiste de gravitatea găurii negre.
În jurul acestei regiuni întunecate se află un „inel foton” produs din fotoni care sunt concentrați de gravitația puternică din apropierea găurii negre. Acest inel poate spune astronomilor multe despre o gaură neagră, deoarece dimensiunea și forma sa dezvăluie masa și rotația (de asemenea, „spin”) a găurii negre. Din cauza imaginilor EHT, cercetătorii găurilor negre au acum un instrument cu care să studieze găurile negre.
Începând cu anii 1950, astronomii au aflat foarte multe despre ei studiind efectul pe care îl au asupra mediului înconjurător. Cu alte cuvinte, studiul găurilor negre a fost de natură indirectă și teoretică. Dar, cu capacitatea de a face imagini cu aceste obiecte cerești, astronomii le pot studia în mod direct și pot acumula date reale.
George Wong, un student absolvent de fizică la Universitatea din Illinois, la Urbana-Champaign, a fost responsabil pentru dezvoltarea de software pentru a produce imagini simulate cu gaura neagră. Acest software este ceea ce a permis calcularea imaginilor care au cea mai înaltă rezoluție până în prezent și le-a permis echipei lor să le descompună în seria de subimagini preconizate. După cum a indicat Wong:
„Reunirea experților din diferite domenii ne-a permis să conectăm într-adevăr o înțelegere teoretică a inelului foton la ceea ce este posibil cu observarea. Ceea ce a început în timp ce calculele clasice pe creion și hârtie ne-au determinat să ne împingem simulările la noi limite. "
Ceea ce a fost surprinzător mai ales pentru cercetători, a fost modul în care substructura dezvăluită de imaginea găurii negre creează noi oportunități de cercetare. În timp ce subînțelurile pe care le-au dezvăluit sunt în mod normal invizibile cu ochiul liber pe imagini, acestea produc semnale foarte clare atunci când sunt observate de tablele de telescoape folosind interferometrie.
Aceasta prezintă astronomilor o modalitate relativ ușoară de a se extinde asupra activității desfășurate până acum prin colaborarea EHT. „În timp ce capturarea imaginilor cu găuri negre necesită, în mod normal, multe telescoape distribuite, sub-șirurile sunt perfecte pentru a studia folosind doar două telescoape care sunt foarte depărtate”, a spus Johnson. „Adăugarea unui telescop spațial la EHT ar fi suficient.”
Domeniile astronomiei și astrofizicii au cunoscut revoluții multiple în ultimii ani. Între primele observații ale obiectelor interstelare, confirmarea undelor gravitaționale și primele observații directe ale unei găuri negre. Aceste prime au permis cercetarea care promite să deblocheze o serie de mistere durabile despre cosmos.
Cercetarea echipei a fost posibilă în parte prin subvenții emise de NASA, Fundația Națională a Științei (NSF), Departamentul Energiei (DoE) și mai multe fundații științifice și de cercetare.
