Před třemi roky obletěl svět vůbec první snímek, který zobrazoval černou díru. Tehdy to byl supermasivní objekt, který ležel ve středu 55 milionů světelných let vzdálené galaxie M87 v souhvězdí Panny a vznikl na základě pozorování systémem Event Horizon Telescope (EHT). EHT není jen jeden teleskop, ale představuje data sebraná z několika radioteleskopů, které jsou rozesety na osmi místech po celé Zemi.
Jak se fotí černá díra, a proč potřebujete teleskop velikosti Země |
Nyní se vědci spojení s tímto projektem pochlubili dalším úspěchem, když veřejnosti představili snímek objektu Sagittarius A*, což je nyní opravdu potvrzená masivní černá díra ve středu naší galaxie. Je od nás vzdálená 26 tisíc světelných let a má hmotnost čtyř milionů Sluncí.
We finally have the first look at our Milky Way black hole, Sagittarius A*. It’s the dawn of a new era of black hole physics. Credit: EHT Collaboration. #OurBlackHole #SgrABlackHole
Link: https://t.co/Ax7ECRVg8A https://t.co/LRWizSYOy9
„Vzhledem k tomu, že černá díra je zcela temná, nemůžeme ji spatřit přímo. Zářící plyn okolo však odhaluje neklamné známky její přítomnosti: temnou centrální oblast označovanou jako stín černé díry a jasný prstenec kolem. Záběr zachycuje paprsky světla zakřivené v silném gravitačním poli černé díry,“ vysvětlují astronomové.
Pokud říkáme snímek, pak tím nemyslíme fotografii, ale interpretaci rádiových dat, které byly převedené do vizuální podoby.
Hledání černé díry ve středu naší galaxieOd roku 1970 astronomové vědí o jasném rádiovém zdroji s vysokou hustotou v centru naší galaxie, které se na obloze promítá do souhvězdí Střelce. Na základě 30 let trvajících opakovaných měření poloh a určení oběžných drah několika hvězd v těsné blízkosti Sgr A* týmy pod vedením Reinharda Genzela a Andrei M. Ghez dospěly k závěru, že v případě objektu o této hmotnosti a hustotě se s největší pravděpodobností jedná o superhmotnou černou díru. Za práce jim byla v roce 2020 udělena společná Nobelova cena za fyziku. |
Obrázek je výsledkem mnohaleté práce asi 300 vědců z Afriky, Asie, Evropy a Severní a Jižní Ameriky, kteří analyzovali data z několika dubnových nocí roku 2017. Pořídili je způsobem, který se podobá pořizování fotografií s velmi dlouhou expozicí, když sbírali data několik hodin.
Museli se přitom vyrovnat s řadou problémů. Přímému pohledu na černou díru v centru naší galaxie totiž brání překážky, jako je například prach či neutrální a ionizovaný plyn, které tvoří mezihvězdnou hmotu.
„Plyn v blízkosti černých děr, jak v jádře galaxie M87*, tak v případě Sgr A*, se pohybuje stejnou rychlostí – téměř rychlostí světla. Ale zatímco v případě M87 mu jeden oběh trvá dny až týdny, u mnohem menší Sgr A* jsou to sotva minuty. To znamená, že jasnost a rozložení plynu kolem Sgr A* se měnily během pozorování EHT velmi rychle – bylo to trochu jako pořídit ostrou fotku štěněte honícího si svůj vlastní ocásek,“ vysvětluje vědecký pracovník týmu EHT Chi-kwan Chan ze Steward Observatory z Univerzity Arizona.
Vědci tak museli vyvinout postupy, které pohyby této hmoty eliminovaly. „Zatímco M87* byla jednodušším a stabilnějším cílem a téměř všechny snímky vypadaly stejně, v případě Sgr A* tomu tak nebylo. Snímek černé díry Sgr A* je tak průměrem různých snímků, které tým extrahoval, aby konečně poprvé odhalil obra číhajícího v centru naší galaxie,“ vysvětlují postup vědci.
I tak obraz nebyl dokonalý a je rozmazaný turbulentním plazmatem, které omezovalo výhled ke středu galaxie. Je třeba si uvědomit, že pohled do vzdálenosti 26 tisíc světelných let z tak masivního objektu má na naší obloze asi stejnou úhlovou velikost jako donut na povrchu Měsíce.
Obrázky dvou černých děr, které byly zachyceny v rámci projektu Event Horizon...
Na druhou stranu, pokud porovnáme obrázky M87* a Sgr A*, tak jsou si velice podobné i přes různou velikost obou černých děr. V reálu je černá díra ve středu naší Galaxie více než tisíckrát menší a méně hmotná než M87*. Vědci si pochvalují, že i nyní potvrzená černá díra uprostřed naší galaxie odpovídá předpokladům a teoriím.
„Byli jsme ohromeni tím, jak dobře se velikost prstence shoduje s předpověďmi Einsteinovy obecné teorie relativity,“ říká vědecký pracovník projektu EHT Geoffrey Bower z Institutu astronomie a astrofyziky v Academia Sinica v Tchaj-peji. „Tato bezprecedentní pozorování výrazně zlepšila naše chápání toho, co se děje v samotném středu naší galaxie, a nabízí nové poznatky o tom, jak tyto obří černé díry interagují se svým okolím,“ dodal.
Rozložení radioteleskopů zapojených do systému Event Horizon Telescope.
„Máme zde dva různé typy galaxií a dvě černé díry s velmi rozdílnou hmotností, přesto jsou si poblíž okraje překvapivě podobné,“ upozorňuje spolupředsedkyně EHT Science Council profesorka Sera Markoffová. „To znamená, že při pohledu zblízka řídí jejich chování obecná relativita a odlišnosti pozorovatelné ve větších vzdálenostech musí být důsledkem rozdílných vlastností hmoty, která černé díry obklopuje.“
Vědci nyní mohou zkoumat zkoumat rozdíly mezi oběma černými děrami a posunout své poznatky chování gravitace v extrémních podmínkách.
Oprava: Opravili jsme chybně uvedenou vzdálenost galaxie M87. Za zmatení se omlouváme.
