Aktualizováno 11. dubna ve 16:40. ET.
Včera pozemšťané nejprve upřeli oči na skutečný obraz černé díry - proměnili to, co žilo pouze v našich kolektivních představách, v konkrétní realitu.
Na snímku je znázorněn oranžově tónovaný prsten s kruhovým lemem, který krouží temným stínem černé díry, která pohlcuje hmotu ve vzdálenosti 55 milionů světelných let ve středu galaxie známé jako Panna A (Messier 87).
Tento rozmazaný první pohled stačí k potvrzení toho, že Einsteinova teorie relativity funguje i na hranici této obrovské propasti - extrémního místa, kde si někteří mysleli, že by se jeho rovnice rozpadly. Ale tento nepolapitelný obraz vyvolává spoustu otázek. Zde jsou některé vaše otázky zodpovězeny.
Co je černá díra?
Černé díry jsou velmi husté předměty, z nichž nemůže uniknout nic, dokonce ani světlo. Jak jedí okolní hmoty, rostou ve velikosti. Černé díry se obvykle tvoří, když velká hvězda zemře a zhroutí se na sebe.
Supermasivní černé díry, které jsou miliony nebo miliardykrát tak masivní jako slunce, se považují za ležící ve středu téměř každé galaxie, včetně naší vlastní. Naše se jmenuje Střelec A *.
Proč jsme ještě neviděli obraz černé díry?
Černé díry, i ty supermasivní, nejsou tak velké. Například fotografování černé díry ve středu naší Mléčné dráhy, o které se předpokládá, že je přibližně 4 milionkrát hmotnější než slunce, by bylo jako fotografování DVD na povrchu měsíce, Dimitrios Psaltis, astrofyzik na arizonské univerzitě, to řekl Vox. Také černé díry jsou typicky zahaleny materiálem, který může zakrýt světlo obklopující černou díru.
Jak jsme věděli před tímto obrázkem černé díry?
Einsteinova teorie relativity nejprve předpověděla, že když zemřela masivní hvězda, zanechala za sebou husté jádro. Pokud bylo toto jádro více než třikrát tak velké jako slunce, jeho rovnice ukázaly, že gravitační síla způsobila podle NASA černou díru.
Ale až do včerejška (10. dubna) vědci nemohli fotografovat nebo přímo pozorovat černé díry. Spíše se spoléhali na nepřímé důkazy - chování nebo signály přicházející z jiných blízkých objektů. Například černá díra zakalí hvězdy, které se k ní příliš blíží. Tento proces zahřívá hvězdy a způsobuje, že vysílají rentgenové signály detekovatelné teleskopy. Někdy černé díry vyplivují také obří výbuchy nabitých částic, což je opět detekovatelné našimi nástroji.
Vědci také někdy studují pohyb předmětů - pokud se zdá, že jsou podivně taženi, viníkem by mohla být černá díra.
Co vidíme na obrázku?
Samotné černé díry emitují příliš málo záření, aby mohly být detekovány, ale jak Einstein předpověděl, lze vidět obrys černé díry a její horizont událostí - hranici, za kterou nemůže světlo uniknout -.
Ukázalo se, že je to pravda. Tmavý kruh uprostřed je „stínem“ černé díry, která je odhalena zářícím plynem, který sedí na horizontu události kolem něj. (Extrémní gravitační tah černé díry zahřívá plyn a způsobuje, že vyzařuje záření nebo "záře"). Ale plyn v horizontu události není opravdu oranžový - spíše astronomové zapojení do projektu zvolili barevné radiové vlny signály oranžově, aby zobrazili, jak jasné jsou emise.
Žluté tóny představují nejintenzivnější emise, zatímco červená zobrazuje nižší intenzitu a černá představuje malé nebo žádné emise. Ve viditelném spektru by barva emisí byla patrná pouhým okem jako bílá, možná lehce pošpiněná modrou nebo červenou.
Více se dočtete v tomto článku Live Science.
Proč je obraz rozmazaný?
Se současnou technologií je to nejvyšší dosažitelné rozlišení. Rozlišení Event Horizon Telescope je asi 20 mikrosekund. (Jedna mikrosekunda je o velikosti období na konci věty, pokud jste se na to dívali ze Země a toto období bylo v letáku vlevo na Měsíci, podle časopisu Asociace amatérských astronomů v New Yorku.)
Pokud pořídíte obyčejnou fotografii, která obsahuje miliony pixelů, několikrát ji vyhodíte do vzduchu a vyhladíte, uvidíte přibližně stejné rozlišení, jaké je vidět na obrázku černé díry, podle Geoffrey Crew, místopředsedkyně Teleskop událostí Horizon. Ale vzhledem k tomu, že zobrazují černou díru vzdálenou 55 milionů světelných let, je to neuvěřitelně působivé.
Proč je prsten tak nepravidelného tvaru?
Mise vědci ještě nevědí. „Dobrá otázka, a doufáme, že na ni v budoucnu odpovíme,“ řekl Crew. "Momentálně nás to M87 ukázalo."
Jak vědci zachytili tento obrázek?
Více než 200 astronomů na celém světě provedlo měření pomocí osmi pozemních rádiových dalekohledů kolektivně známých jako Event Horizon Telescope (EHT). Podle prohlášení Národní vědecké nadace jsou tyto dalekohledy obvykle umístěny na místech s vysokou nadmořskou výškou, jako jsou sopky na Havaji a v Mexiku, hory v Arizoně a španělská Sierra Nevada, poušť Atacama a Antarktida.
V dubnu 2017 astronomové synchronizovali všechny dalekohledy, aby mohli současně měřit vyzařování rádiových vln z horizontu události černé díry. Synchronizace dalekohledů byla podobná vytvoření dalekohledu o velikosti Země s působivým rozlišením 20 mikrosekund - stačí na to, aby bylo možné přečíst noviny v rukou New Yorkera až z kavárny v Paříži. (Pro srovnání, černá díra, kterou zobrazili, má průměr asi 42 mikrosekund).
Poté provedli všechna tato hrubá měření, analyzovali je a spojili je do obrazu, který vidíte.
Proč vědci měřili radiových vln spíše než viditelné světlo, aby zachytili obraz?
Pomocí rádiových vln by mohli dosáhnout lepšího rozlišení, než kdyby použili viditelné světlo. "Rádiové vlny v současné době nabízejí nejvyšší úhlové rozlišení jakékoli techniky v současnosti," řekl Crew. Úhlové rozlišení označuje, jak dobře (nejmenší úhel) může dalekohled rozeznat mezi dvěma samostatnými objekty.
Je to skutečná fotografie?
Ne, ne v tradičním smyslu. „Je obtížné vytvořit obrázek pomocí rádiových vln,“ řekl Crew. Vědci mise měřili vyzařování rádiových vln z horizontu události černé díry a poté zpracovali tyto informace pomocí počítače, aby vytvořili obraz, který vidíte.
Dokazuje tento obrázek znovu Einsteinovu teorii relativity?
Ano. Einsteinova teorie relativity předpověděla, že existují černé díry a že mají horizonty událostí. Rovnice také předpovídají, že horizont událostí by měl být poněkud kruhový a velikost by měla přímo souviset s hmotností černé díry.
Lo a hle: poněkud kruhový horizont událostí a odvozená hmotnost černé díry odpovídá odhadům toho, co by mělo být založeno na pohybu hvězd dále od ní.
Více se dočtete na Space.com.
Proč nezachytili obraz černé díry naší vlastní galaxie, místo toho si vybrali jednu daleko?
M87 byl první měřený výzkumník černé díry, takže nejprve analyzoval, že Shep Doeleman, ředitel Horizon Telescope Event, řekl během tiskové konference. Ale bylo také jednodušší představit si obraz ve srovnání se Střelcem A *, který sedí ve středu naší galaxie, dodal. Je to tak proto, že je tak daleko, že se během večera měření příliš „nepohybuje“. Střelec A * je mnohem blíž, takže na obloze není tak „pevná“. V každém případě „jsme velmi rádi, že můžeme pracovat na Sag A *,“ řekl Doeleman. "Nic neslibujeme, ale doufáme, že se nám to podaří velmi brzy."
