Dugotrajan, mukotrpan rad naučnika širom svijeta stvorio je prvu direktnu sliku horizonta događaja crne rupe, supermasivnog čudovišta zvanog M87.
Ova slika potvrdila je mnoge naše ideje o crnim rupama.
Ali nauka nije prestala kad se pojavila fotografija. Naučnici su izveli proračune na osnovu onoga što su naučili o M87 u kombinaciji sa općom relativnošću da bi dalje predvidjeli kako ćemo jednog dana detaljno vidjeti ove objekte.
Crne rupe su nevjerovatno gravitacijski intenzivne. Ne samo da su toliko masivni da je čak i brzina svetlosti prespora da bi se izbeglo gravitaciono privlačenje, oni takođe savijaju put svetlosti oko sebe, izvan horizonta događaja.
Ako se prolazni foton previše približi, on će biti u orbiti oko crne rupe. Ovo stvara ono što se naziva 'fotonski prsten' ili 'fotonska sfera', savršeni prsten svjetlosti za koji se predviđa da okružuje crnu rupu duž unutarnje ivice akrecijskog diska, ali izvan horizonta događaja.
Poznata je i kao najstabilnija unutrašnja orbita i možete je vidjeti na donjoj slici koju je stvorio astrofizičar Jean-Pierre Luminet 1978. godine.
(Jean-Pierre Luminet)
Modeli okruženja crne rupe sugeriraju da bi fotonski prsten trebao stvoriti složenu podstrukturu koja se sastoji od beskrajnih prstenova svjetlosti – pomalo poput efekta koji vidite u beskrajnom ogledalu.
“Slika crne rupe zapravo sadrži ugniježđene serije prstenova”, objasnio je astrofizičar Michael Johnson iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku.
“Svaki uzastopni prsten ima otprilike jednak promjer, ali postaje sve oštriji jer se njegova svjetlost nekoliko puta okreće oko crne rupe prije nego što dođe do promatrača.”
(Teleskop Horizon događaja)
Na ovoj povijesnoj prvoj fotografiji M87 (gore) vidimo akrecijski disk – svijetli narančasto-zlatni komad. Crni dio u sredini je sjena crne rupe. Zapravo ne možemo vidjeti fotonsku sferu jer rezolucija nije dovoljno visoka da bi se na njoj vidjelo, ali ona mora biti postavljena duž ruba sjene crne rupe.
Ako bismo ga mogli vidjeti, onda će nam ovaj prsten reći vrlo važne stvari o crnoj rupi. Veličina prstena može nam reći masu, veličinu i brzinu crne rupe. Možemo ih identificirati s akrecijskog diska, ali fotonski prsten omogućio bi nam da dodatno ograničimo podatke za preciznija mjerenja.
“Svaki prsten sastoji se od fotona koji se leće na ekran posmatrača nakon što ih je sakupila fotonska ljuska bilo gdje u svemiru”, pišu istraživači u svom radu.
Stoga, u idealiziranom okruženju bez apsorpcije, svaki prsten sadrži zasebnu eksponencijalno iskrivljenu sliku cijelog svemira, sa svakim sljedećim prstenom koji hvata vidljivi svemir. Zajedno, set je sličan filmskim snimcima koji snimaju istoriju vidljivog svemira gledano iz crne rupe. '
Tako su Johnson i njegov tim simulacijama utvrdili mogu li se prstenovi fotona otkriti u budućim posmatranjima. Otkrili su da se to može učiniti, iako to neće biti lako.
Snimak M87 bio je podvig domišljatosti i suradnje. Teleskopi širom svijeta su zajedno radili na stvaranju vrlo dugog osnovnog interferometra koji se naziva teleskop horizonta događaja, gdje se mogu izračunati tačne udaljenosti i vremenske razlike između teleskopa u nizu kako bi se njihova zapažanja povezala. To je – u vrlo, vrlo jednostavnim terminima – poput posjedovanja jednog teleskopa veličine Zemlje.
“Ono što nas je zaista iznenadilo je da su ugniježđeni prstenovi golim okom gotovo nevidljivi na slikama – čak i na savršenim slikama – ali to su snažni i jasni signali za nizove teleskopa koji se nazivaju interferometri”, rekao je Johnson.
Studija je objavljena u časopisu Science Advances.
Izvori: Foto: Fotoni koji kruže oko crne rupe. (Nicole R. Fuller / NSF)
