Већ неколико деценија, а може се рећи и векова, црне рупе привлаче огромну пажњу како научника тако и јавности, кроз популарне текстове, различите идеје и СФ романе и (високобуџетне) филмове.
До данас смо црне рупе општом теоријом релативности и “гледали” кроз математичке моделе, компјутерске симулације и посредна посматрања. Међутим, последњи резултати Евент Хоризон Телескопа (ЕХТ) који су 10. априла 2019. године објављени на шест истовремених конференција за штампу то су променили.
ЕХТ је данас објавио прву фотографију црне рупе!
На фотографији, на којој је снимљен центар огромне елиптичне галаксије М87, може се видети сјајан прстен који је настао због савијања светлости у јаком гравитационом пољу црне рупе која има масу око 6,5 милијарди пута већу од масе Сунца.
Могућност постојања црних рупа предвидела је Ајнштајнова општа теорија релативности. Убрзо након објављивања ове теорије (1916) научници су израчунали аналитичка решења за орбите фотона у близини црних рупа а прве симулације појавиле су се 70-тих година прошлог века. Међутим, сам појам “црна рупа” појавио се око пола века након дефинисања теорије.
Име овим објектима дао је Џон Вилер 1969. године. Назив “црна рупа” био је мотивисан интерпретацијом резултата до којих се дошло на основу решења једначина опште теорије релативности. На основу теорије закључено је да су црне рупе области простора у којима је гравитационо поље толико јако да ништа, чак ни електро-магнетно зрачење, тј. светлост, нема довољну брзину да одатле “побегне”.
Према моделу еволуције звезда црне рупе настају на једноставан начин. Оне представљају последњу фазу у еволуцији звезда великих маса, тј. звезда чија је маса језгра бар 2-3 пута већа од масе Сунца. Због огромне масе ових звезда гравитација је толико јака да, након завршетка фузионих реакција, више не постоји сила која би се супротставила гравитацији. Због тога гравитација побеђује и “сабија” чак и атомска језгра у једну “тачку”. Та тачка, која се назива сингуларитет представља центар црне рупе, а око ње налази се хоризонт догађаја.
Међутим, овакве црне рупе настале еволуцијом звезда су релативно мале масе. У свемиру постоје и огромне црне рупе, тзв. супермасивне црне рупе. На основу посредних посматрања ове црне рупе су детектоване у центрима галаксија. Њихова маса је огромна, а са огромном масом долазе и снажни гравитациони ефекти.
Управо једну такву супермасивну црну рупу снимио је Евент Хоризон Телескопа. Међутим, пре неко што замислите неког астронома који седи поред телескопа и кроз окулар посматра и фотографише ову црну рупу неопходно је видимо шта је ЕХТ.
Црне рупе, па чак и оне супермасивне, су објекти релативно малих димензија. Да би кроз телескоп видели, или снимили, неки објекат потребно је да привидне димензије тог објекта буду веће од раздвојне моћи телескопа. За посматрање једне просечне супермасивне црне рупе то је отприлике десет пута мање од микролучне секунде. Овај број нам не значи много али колико је то стварно мало најбоље описује чињеница да би таквим телескопом могла да се види јабука на површини Месеца.
Наравно, телескоп којим можемо да “посматрамо” јабуке на површини нашег сателита немамо, јер би његове димензије морале да буду отприлике величине Земље. Према томе, за снимање црних рупа потребна је нека друга технологија а не обичан телескоп. ЕХТ је управо такав телескоп. Реч је о радио телескопу огромних димензија, тачније о више повезаних радио телескопа. ЕХТ телескоп почео је да ради 2007. године и повезује 8 радио телескопа који се налазе на различитим континентима. Међу овим телескопима налазе се Атацама Ларге Миллиметер/субмиллиметер Арраy (АЛМА) у Чилеу, Соутх Поле Телесцопе (СПТ) на Антарктику, и ИРАМ 30 метарски телескоп у Шпанији.
Растојања између радиотелескопа ЕХТ мреже крећу се између 160 м и 10.700 км. Антена сваког телескопа у мрежи прецизно је усмерена ка посматраном објекту и снима сигнале на таласној дужини од 1,3 мм. Током дана сваки од ових телескопа сачува око 350 терабајта података! Коначна слика посматраног објеката добија се након обраде и анализе сачуваних података помоћу суперрачунара лоцираних и Маx Планцк институту за радио астрономију у Бону, Немачка, и на МИТ Хаyстацк опсерваторији у САД. На овакав начин ЕХТ постиже око 2000 пута бољу резолуцију у телескопа Хабл.
Димензије црне рупе, тј. величина сенке, пропорционалне су њеној маси. Огромна маса црне рупе у центру галаксије М87 као и релативно мало растојање од само 55 милиона светлосних година од нас омогућиле су да ова црна рупа буде одличан кандидат за прву фотографију.
ЕХТ је серије “фотографија” снимио 5, 6, 10 и 11 априла 2017. године, а свака серија снимана је између 3 и 7 минута. На основу обраде и анализе ових фотографија добијена је прва фотографија црне рупе, која је данас објављена. На фотографији је јасно уочљив сјајан прстен са тамном централном облашћу. Пречник прстена износи 42 а дебљина мање од 20 микро-лучних секунди. Упоређивањем добијених фотографија са симулацијама добијним на основу магнетохидродинамичке теорије релативности (ГРМХД) може се закључити да је реч о тзв. Керовој црној рупи, тј. ненаелектрисаној црној рупи која ротира око централне осе. Такође је процењено да хоризонт догађаја има димензије од 3,8 микро-лучних секунди и да црна рупа ротира у смеру казаљке на сату.
Процена масе ове црне рупе, на основу ранијих посматрања, кретала се у интервалу од 3,5 до 7,22 милијарде маса Сунца док је на основу посматрања ЕХТ процењено да маса прве снимљене црне рупе износи 6,5 милијарди маса Сунца.
Након анализе прикупљених података и данашњег објављивања шест радова у часопсиу Тхе Астрономицал Јоурнал Леттерсастрономи Евент Хоризон Телескопа наставиће са даљим радом на овом објекту и покушаће да сазнају још неке важне карактеристике “фотографисане” црне рупе. Овај тим истраживача такође се нада да ће ускоро у ЕХТ мрежу бити укључени и други телескопи, што ће омогућити снимање још јаснијих и бољих фотографија. Такође, у плану је и наставак истраживања и фотографисање познате црне рупе Сагиттариус А.
