Tak wygląda centrum Drogi Mlecznej. Pierwsze zdjęcie Sagittarius A*

Wyniki ostatnich prac projektu o nazwie Event Horizon Telescope (EHT) zostały przedstawione podczas konferencji prasowej. Po raz pierwszy EHT  zrobił w świecie nauki furorę w 2019 r., gdy opublikowano pierwsze zdjęcie czarnej dziury. Przedstawiało ono supermasywną czarną dziurę w sercu galaktyki Messier 87, czyli M87, która znajduje się 55 mln lat świetlnych od Ziemi.

Sagittarius A* na zdjęciu

Teraz zespół EHT powrócił z kolejnym zdjęciem czarnej dziury. Chodzi o Sagittariusa A* (Sgr A*), obiekt który znajduje się ok. 26 tys. lat świetlnych od Ziemi i ma masę około 4 mln razy większą od masy Słońca. Naukowcy od dziesięcioleci wnioskowali o istnieniu w centrum naszej galaktyki czarnej dziury na podstawie tego, jak obiekty poruszają się wokół niej.

Jednak po raz pierwszy uzyskano bezpośredni obraz jej ciemnego centralnego obszaru, czyli „cienia”, co stanowi jeszcze większy dowód na istnienie tego obiektu w naszym kosmicznym sąsiedztwie.

- Do tej pory nie mieliśmy bezpośredniego obrazu, który potwierdzałby, że Sgr A* jest rzeczywiście czarną dziurą – przyznała podczas konferencji Feryal Özel, astronomka z Uniwersytetu Arizony i członkini EHT. - To zdjęcie pokazuje jasny pierścień otaczający ciemność - znak rozpoznawczy cienia czarnej dziury.

Czytaj także: Czarna dziura jak Speedy Gonzales. Pędzi przez kosmos z prędkością 5 mln km/h

Trudna modelka dla fotografa

Z każdym nowym zdjęciem supermasywnej czarnej dziury naukowcy dowiadują się nieco więcej o tych obiektach.  - Nie wiemy, jak powstały i jak urosły tak duże supermasywne czarne dziury – zaznacza Meredith Clark Powell, badaczka czarnych dziur z Uniwersytetu Stanforda. - Jest to więc bardzo aktywny obszar badań.

Według badaczy nie można bezpośrednio uchwycić obrazu czarnej dziury. Czarnych dziur z samej ich natury nie da się „zobaczyć”, ponieważ obiekty te są tak masywne, że nic nie może uciec przed ich grawitacyjnym przyciąganiem - łącznie ze światłem.

Można natomiast uchwycić sylwetkę obiektu. Jeśli supermasywna czarna dziura jest otoczona przez wirujący dysk gazu i pyłu, materiał ten będzie świecił jasno, ponieważ gaz i pył są przyspieszane i ogrzewane przez potężne przyciąganie grawitacyjne pobliskiej dziury. To, co EHT w rzeczywistości uchwyciło, to cień czarnej dziury na tle świecącego gazu i pyłu.

Choć znajduje się bliżej Ziemi niż czarna dziura M87, Sgr A* jest mniejsza i mniej aktywna, a materia otaczająca obiekt jest znacznie ciemniejsza, co utrudnia jej obserwację.

Naukowcy ustalili, że materia otaczająca Sgr A* wykazuje dziwne rozbłyski, gdy cząstki otaczające czarną dziurę są przyspieszane do znacznie wyższych energii. Choć jest to interesujący obraz, zmienia on skład czarnej dziury co kilka godzin, co utrudnia obserwacje w dłuższym okresie czasu. Materia, która wiruje wokół Sgr A* w pobliżu horyzontu zdarzeń - punktu, z którego nie ma powrotu dla cząstek wpadających do czarnej dziury - porusza się tak szybko, że obiekt wydaje się zmieniać w czasie rzeczywistym.

Ponadto Sgr A* znajduje się w naszej własnej galaktyce, co sprawia, że obiekt jest trudniejszy do uchwycenia z Ziemi. Obserwowanie tej czarnej dziury oznacza spoglądanie przez płaszczyznę galaktyczną Drogi Mlecznej - oraz całą materię gazową znajdującą się pomiędzy obserwatorem, a celem obserwacji.

Powoduje to wiele zakłóceń, które naukowcy musieli obejść.  - W rezultacie otrzymaliśmy obraz, którego do momentu zakończenia analiz nie byliśmy pewni - przyznał podczas konferencji Vincent Fish, astronom z MIT Haystack Observatory i współpracownik EHT.

Podczas obserwacji Sgr A* naukowcy z EHT zebrali ok. 3,5 petabajta danych. To równowartość około 100 mln filmów z serwisu TikTok. W rezultacie powstał obraz, choć dla przeciętnego obserwatora może on wyglądać na nieco zamazany. Wynika to z ograniczeń instrumentów na Ziemi.

- Każdy teleskop ma coś, co nazywamy granicą dyfrakcyjną - wyjaśnia Michael Johnson, astrofizyk z Harvardu i Smithsonian Center for Astrophysics.  - To najdrobniejsze cechy, które może dostrzec, i to jest w zasadzie poziom, który widzimy na zdjęciu..

Jednak dzięki temu niewyraźnemu obrazowi naukowcy zdołali się już wiele wywnioskować. Po pierwsze ustalili, że Sgr A* nie jest szczególnie głodną czarną dziurą. Tylko niewielka część materii otaczającej obiekt trafia do jego wnętrza.

- Gdyby Sgr A* była człowiekiem, zjadałaby jedno ziarnko ryżu co milion lat - mówi Johnson. Sgr A* nie przetwarza również dużej części swojej energii grawitacyjnej na światło. Grawitacyjne przyciąganie niektórych czarnych dziur, takich jak ta w środku M87, może w rzeczywistości przyspieszać otaczającą je plazmę, powodując wystrzeliwanie materiału na zewnątrz w postaci strumieni światła. Nie dzieje się tak w przypadku Sgr A*, która jest znacznie spokojniejszym rodzajem czarnej dziury.

- Sgr A* daje nam wgląd w bardziej standardowy stan czarnych dziur - cichy i spokojny - zaznacza Johnson. - M87 była ekscytująca, ponieważ była niezwykła. Sgr A* jest ekscytująca, ponieważ jest powszechna.

Czytaj także: Czarne dziury pożerają tysiące gwiazd. Najgorsze są „maluchy”