Wydarzenia

Event Horizon Telescope sfotografuje czarną dziurę

Czy czarna dziura jest okrągła? Na to pytanie ma odpowiedzieć pierwsze w historii zdjęcie "cienia" czarnej dziury.

Radioteleskop wielkości Ziemi, powstały z połączenia kilkudziesięciu anten radiowych od Hawajów po Europę i Biegun Południowy, ma mieć rozdzielczość wystarczającą do zobaczenia czarnej dziury. A raczej jej „cienia”, gdyż samej czarnej dziury nie sposób zaobserwować.

Nie popełnimy chyba błędu, mówiąc, że każdy wie, iż czarna dziura to obiekt tak masywny, że wciąga do swojego „wnętrza” wszystko. Nawet światło nie jest w stanie uciec z „wnętrza” czarnej dziury. W efekcie zobaczenie czarnej dziury, przynajmniej w tradycyjnym tego słowa znaczeniu, nie jest możliwe. Jak więc ujrzeć coś co jest niewidoczne?

Czarna dziura credit: NASA/Dana Berry
Niewidzialny człowiek nie rzuca cienia. Ale czarna dziura dzięki swoim własnościom, mimo iż niewidzialna, wytwarza „cień”.

W tym momencie z pomocą przychodzi nam sama natura. Ogólna teoria względności Einsteina mówi, że czarna dziura tworzy „cień” o kolistym kształcie. Można go zobaczyć na jasnym tle, którym jest rozgrzana do milionów stopni materia, wirująca wokół czarnej dziury i przez nią połykana. Jeśli uda się nam zobaczyć ten „cień”, to będzie to najbardziej bezpośredni dowód na istnienie czarnej dziury jaki możemy obecnie zarejestrować.

Skoro już wiemy jak zobaczyć „cień” czarnej dziury, potrzebny jest nam kandydat do podejrzenia i instrument. Niestety, każda z czarnych dziur, a raczej obiektów, które mogą nimi być, jest zbyt mała i znajduje się zbyt daleko, aby zobaczyć ją za pomocą istniejących teleskopów czy radioteleskopów. Chyba że byłaby to super czarna dziura o gigantycznej masie, a takie można znaleźć w centrach galaktyk.

Centrum Galaktyki w podczerwieni
Tam gdzieś jest czarna dziura. Ale nawet obraz centrum Galaktyki wykonany w podczerwieni nie ma wystarczającej rozdzielczości, aby dojrzeć jej "cień".

Dlatego też powstał projekt Event Horizon Telescope (Teleskop Horyzontu Zdarzeń). Bierze on nazwę od struktury w czasoprzestrzeni, która jest traktowana jako „powierzchnia” czarnej dziury. Wszystko co przekroczy Horyzont Zdarzeń zostanie wciągnięte przez czarną dziurę i nie może się już z niej wydostać. W ramach tego projektu naukowcy chcą sfotografować „cień”, który wytwarza czarna dziura w centrum Galaktyki. Jej masa szacowana jest na 4 miliony mas Słońca, dzięki czemu rozmiar jej horyzontu zdarzeń (który zależy od masy) liczony jest w dziesiątkach milionów kilometrów.

Ziemia radioteleskopy
Teleskopy, które utworzą wirtualny radioteleskop, rozrzucone są po całej Ziemi - znajdziemy je na Biegunie Południowym, w Stanach Zjednoczonych i w Europie.

Jednak nawet mimo tak dużych, z naszej perspektywy, rozmiarów, ujrzenie czarnej dziury jest bardzo trudne. Po pierwsze znajduje się ona w centrum Galaktyki, które odległe jest od nas o 25 tysięcy lat świetlnych, co sprawia, że jej kątowe rozmiary na niebie są bardzo małe - tak małe jak rozmiar owocu pomarańczy leżącego na powierzchni Księżyca. Na dodatek ogromne ilości materii międzygwiazdowej, które znajdują się pomiędzy Słońcem i centrum Galaktyki, przesłaniają nam pole widzenia, tak, że wykonanie klasycznej fotografii jest niemożliwe. Konieczne są obserwacje radiowe, dla których pył międzygwiazdowy jest przeźroczysty.

Sieć radioteleskopów CARMA
Wirtualny radioteleskop, który powstanie w ramach projektu Event Horizon Telescope, będzie pracował na częstościach 230-450 GHz.

Aby uzyskać odpowiednią rozdzielczość obserwacji, naukowcy chcą wykorzystać zjawisko interferometrii. Nie zagłębiając się w szczegóły, chodzi o to, że obserwacje wykonywane jednocześnie przez koło 50 radioteleskopów w różnych zakątkach naszej planety zostaną połączone tak, aby uzyskać efekt obserwacji jednym radioteleskopem o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami Ziemi.

Rozdzielczość tak dużego radioteleskopu będzie na tyle dobra - pewności niestety nie ma - że powinnyśmy ujrzeć wspomniany „cień” czarnej dziury na tle świecącej materii. Naukowcy z niecierpliwością oczekują wyników tych obserwacji, gdyż będzie to także test teorii Einsteina. Kolejny test, który zmusi nas do rewizji jej założeń - jeśli cień nie będzie kołowy - bądź utrwalić nasze przekonanie co do słuszności jej obecnej postaci.

Magazyn danych
Dotąd takie rejestratory danych wykorzystujące dyski twarde wystarczały. Teraz potrzebne będą bardziej wyrafinowanie urządzenia.

Osoby związane z projektem Event Horizon podkreślają, że dopiero teraz jest możliwe podjęcie się takiego wyzwania. Dlaczego? Otóż obserwacje na tak dużych częstotliwościach i w bardzo szerokich pasmach (kilkuset megaherców) wymagają zdolności systemów obserwacyjnych do magazynowania i przetwarzania bardzo dużych ilości danych. Ważna jest także komunikacja sieciowa, choć prawdopodobnie ta forma łączności nie musi okazać się wystarczająca.


Więcej o technologiach w badaniach Kosmosu:

Źródło: Event Horizon Telescope, NASA

Komentarze

55
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    phillosoff
    5
    Mnie się Event Horizon kojarzy bardziej z filmem o tym tytule niż z fizyką, nie wiedzieć czemu;)
    • avatar
      Qbaz77
      5
      @PIOTER123
      w naturze nic nie ginie (tylko zmienia stan skupienia i formę) :)
      • avatar
        jackas95
        1
        Ostatni akapit: "obserwacje na tak dużych częstościach" powinno być częstotliwościach :)
        • avatar
          Konto usunięte
          -1
          Ja mam taką jedną czarną dziurę. Jak ktoś chce to mogę mu pokazać ;)
          • avatar
            Konto usunięte
            0
            Dobra mnie to zawsze zastanawiało: Jeżeli czarna dziura wszystko wciąga, to gdzie to się potem znajduje? Puff i znika?
            • avatar
              Konto usunięte
              0
              Bardzo fajne i ciekawe przedsięwzięcie, może w końcu uzyskamy więcej informacji na temat tej czarnej dziury.
              • avatar
                sampras
                0
                ogólnie to nie jest ona tak naprawdę czarna :)
                • avatar
                  Szymon331
                  0
                  Czytałem o tym pomyśle jakieś 2 lata temu. Fajnie że nareszcie wzięli się do roboty. Uwielbiam takie newsy, siedzę w tym chyba bardziej niż w elektronice :)