Konečně máme obrázek černé díry v srdci Mléčné dráhy! Jak vypadá?

Astronomové zachytili vůbec první snímek kolosální černé díry v centru naší galaxie, který poskytuje první přímý důkaz existence kosmického obra, uvedl server livescience.

Sagittarius A*, který se nachází 26 000 světelných let daleko, je obrovská trhlina v časoprostoru, která je čtyři milionykrát větší než hmotnost našeho Slunce a má průměr 60 milionů kilometrů. Snímek byl pořízen dalekohledem Event Horizon Telescope (EHT), což je síť osmi synchronizovaných radioteleskopů umístěných na různých místech po celém světě. 

Vzhledem k tomu, že ani světlo není schopno uniknout silné gravitační síle černé díry, je nemožné vidět samotného Sagittarius A*, leda jako siluetu prstence rozmazaného, ​​pokřiveného světla. Toto halo pochází z přehřáté, zářící hmoty, která víří kolem vchodu do chřtánu vesmírného monstra rychlostí blízkou rychlosti světla. Jakmile se pomalu svlečené a rozdrcené plazma ponoří přes propast černé díry nebo horizont událostí, je navždy ztraceno uvnitř.

„Naše výsledky jsou dosud nejsilnějším důkazem toho, že černá díra sídlí ve středu naší galaxie,“ uvedla v prohlášení Ziri Younsi, astrofyzička z university College v Londýně a spolupracovnice EHT. „Tato černá díra je lepidlo, které drží galaxii pohromadě. Je klíčem k našemu pochopení toho, jak se Mléčná dráha formovala a jak se bude v budoucnu vyvíjet.“

Vědci si dlouho mysleli, že ve středu naší galaxie se musí skrývat obrovská supermasivní černá díra, jejíž gravitace uvazuje prach, plyn, hvězdy a planety Mléčné dráhy kolem ní na volné oběžné dráze a způsobuje, že blízké hvězdy kolem ní rychle krouží. Toto nové pozorování, které ukazuje světlo ohýbající se kolem monstra deformujícího se časoprostoru, staví jejich podezření mimo veškerou pochybnost.

„Byli jsme ohromeni tím, jak dobře velikost prstence souhlasila s předpověďmi z Einsteinovy ​​teorie obecné relativity,“ řekl Geoffrey Bower, spolupracovník EHT a astronom z Academia Sinica. „Tato bezprecedentní pozorování výrazně zlepšila naše chápání toho, co se děje v samém středu naší galaxie, a nabízejí nové poznatky o tom, jak tyto obří černé díry interagují se svým okolím.“

Einsteinova teorie obecné relativity popisuje, jak masivní objekty mohou deformovat strukturu vesmíru, nazývanou časoprostor. Einstein zjistil, že gravitace není produkována neviditelnou silou, ale je to prostě naše zkušenost se zakřivením a deformací časoprostoru v přítomnosti hmoty a energie. Černé díry jsou body ve vesmíru, kde se tento deformační efekt stává tak silným, že se Einsteinovy ​​rovnice zhroutí, což způsobí, že dovnitř není nasávána jen veškerá okolní hmota, ale i veškeré okolní světlo.

Chcete-li postavit černou díru, musíte začít s velkou hvězdou, jednou s hmotností zhruba pět až desetkrát větší než má naše Slunce. Jak se větší hvězdy blíží ke konci svého života, začnou uvnitř svých hořících jader tavit stále těžší prvky, jako je křemík nebo hořčík. Ale jakmile tento proces fůze začne tvořit železo, hvězda je na cestě k násilnému sebezničení. Železo spotřebovává více energie na splynutí, než vydává, což způsobuje, že hvězda ztrácí schopnost tlačit se proti nesmírným gravitačním silám generovaným její obrovskou hmotou. Zhroutí se do sebe, sbalí nejprve své jádro a později veškerou hmotu v jeho blízkosti do bodu nekonečně malých rozměrů a nekonečné hustoty. Hvězda se stává černou dírou a za hranicí zvanou horizont událostí nemůže její gravitační síle uniknout nic, dokonce ani světlo.

Jak přesně mohou černé díry narůst, aby se staly supermasivními v měřítku, je pro vědce stále záhadou, ačkoli pozorování raného vesmíru naznačují, že by se mohly balónem zvětšit do svých obrovských velikostí tím, že by se svačily na hustých oblacích plynu a spojily se s jinými černými dírami. EHT pořídil snímek spolu se snímkem další supermasivní černé díry ve středu galaxie M87 v roce 2017. Snímek černé díry M87 byl zveřejněn v roce 2019, ale trvalo to ještě dva roky.

Částečným důvodem zpoždění jsou výrazně odlišné velikosti dvou supermasivních černých děr, což zase ovlivňuje rychlost, kterou jejich plazmová oblaka víří kolem svých středů. Černá díra M87 je zhruba tisíckrát větší než Sagittarius A*, její hmotnost je 6,5 miliardkrát větší než hmotnost našeho Slunce a její horké plazmě trvá dny nebo dokonce týdny, než kolem ní oběhne. Naproti tomu plazma Sagittarius A* kolem ní může obíhat během pouhých několik minut.

Zobrazovací proces byl ještě náročnější kvůli poloze Země na okraji Mléčné dráhy, což znamená, že výzkumníci museli použít superpočítač k odfiltrování rušení z nespočtu hvězd, plynových a prachových mračen, které jsou rozmístěny mezi námi a Saggitariem A*. Konečným výsledkem je snímek, který vypadá velmi podobně jako snímek M87* z roku 2019, i když se obě černé díry samy o sobě velmi liší v měřítku. To je něco, co výzkumníci připisují překvapivé a přetrvávající přesnosti Einsteinových obecných rovnic relativity.

Podrobná analýza snímku již vědcům umožnila provést některá fascinující pozorování přírody naší černé díry. Za prvé, je nemotorný, sedí v úhlu 30 stupňů ke zbytku galaktického disku. Zdá se také, že je spící, čímž se liší od jiných černých děr, jako je M87*, které nasávají žhavý materiál z blízkých plynových mračen nebo hvězd, než jej vystřelí zpět do vesmíru rychlostí blízkou světla. Vědci budou pokračovat další analýzou tohoto snímku i snímku M87* a pořídí nové a vylepšené snímky. Více snímků nejenže umožní lepší srovnání mezi černými dírami, ale také poskytne vylepšené detaily, což vědcům umožní vidět, jak se stejné černé díry mění v průběhu času a co se děje kolem jejich horizontů událostí. To by nám mohlo nejen pomoci lépe porozumět tomu, jak vznikl náš vesmír, ale také pomoci při hledání náznaků, kde by mohly z Einsteinovy ​​rovnice ustoupit neobjevené fyzice.

Zdroj: livescience.com