Mezinárodní tým rádiových astronomů dnes (10. dubna) oznámil první detailní snímek černé díry.
Je to superhmotná černá díra ve středu galaxie Virgo A (nazývaná také Messier 87 nebo M87) a je tak velká - tak široká jako celá naše sluneční soustava - že i 53 milionů světelných let daleko vypadá na obloze jako velká jako Střelec A *, menší, ale stále velmi supermasivní černá díra ve středu naší vlastní galaxie. Toto oznámení je prvním výsledkem úsilí, které začalo v dubnu 2017 a zahrnovalo každý významný radioteleskop na Zemi - společně nazvaný Telescope Event Horizon.
Takže, pokud jsou tyto objekty tak obrovské a dalekohledy už byly venku, proč vědci přišli na to, jak si je představit teprve nedávno? A jakmile na to přišli, proč to trvalo dva roky, než se vytvořil obraz?
Jednoduše odpovědět na první otázku: Černé díry této velikosti jsou velmi vzácné. Každá velká galaxie má ve svém středu jen jednu. Obvykle jsou docela tmavé, zahalené v oblacích husté hmoty a hvězd. A dokonce i ta nejbližší, v naší vlastní galaxii, je 26 000 světelných let od Země.
Nový obrázek však neodhalí první světlo, které lidé zjistili z černé díry. (A obraz není vyroben ze světla, jak si to obvykle představujeme; elektromagnetické vlny, které dalekohled spatřil, jsou velmi dlouhé rádiové vlny. Pokud byste však byli blíže k černé díře, viděli byste také stín viditelného světla.)
Teprve v roce 1931, podle observatoře a planetária Armagh, si fyzik Karl Jansky všiml, že v srdci Mléčné dráhy je jasný bod radiové vlnové délky. Fyzici nyní silně předpokládají, že se jedná o superhmotnou černou díru. Od tohoto objevu fyzici již dlouho detekovali další černé díry pomocí jejich rádiových podpisů.
Novinkou je, že dalekohled Event Horizons zobrazoval stín, který černá díra vytváří proti okolnímu zářícímu materiálu akrečního disku objektu (horká hmota rychle klesá směrem k horizontu události černé díry). To je pro fyziky vzrušující, protože potvrzuje některé důležité představy o tom, jak by měl tento stín vypadat, což zase potvrzuje to, co vědci již věřili o černé díry.
Aby si astrofyzici mohli představit stín, museli tyto radiové vlny detekovat v bezprecedentních detailech. Žádný rádiový dalekohled to nedokázal. Fyzici však přišli na to, jak je propojit všechny, po celé Zemi, aby jednali jako jeden obrovský dalekohled, jak řekl na tiskové konferenci Národní vědecké nadace Sheperd Doeleman, astrofyzik Harvardské univerzity a ředitel události Horizon Telescope.
Každý radioteleskop zachytil obrovské množství příchozích rádiových fotonů, ale nikde s dostatečně podrobnými detaily, aby zahlédl stín černé díry obklopené jeho narůstajícím diskem. Ale pohled každého dalekohledu na obrázek byl trochu jiný. Vědci tedy pečlivě kombinovali mírně odlišné soubory dat a pomocí atomových hodin porovnávali, když rádiové fotony dorazily k různým nástrojům. Tímto způsobem byli fyzici schopni dráždit signál černé díry před spoustou hluku.
Dalekohledy shromáždily skutečná data použitá k vytvoření obrazu v průběhu pouhých tří dnů v dubnu 2017. To činilo celkem více než 5 petabajtů, o tolik informací jako celá Kongresová knihovna. Byla uložena na obrovské sbírce pevných disků, které společně měřily v tunách, uvedl na tiskové konferenci astrofyzik Dan Marrone a jeden ze spolupracovníků projektu.
To je tolik dat, že jejich odeslání přes internet bylo téměř nemožné, řekl. Místo toho fyzici shromáždili informace na jednom místě fyzickým odesláním pevných disků.
Vědci strávili příští rok pomocí počítačů k upřesnění a interpretaci těchto dat, dokud se tento obrázek neobjevil, řekla Marrone. Rok poté strávili kontrolou svých výsledků a psaním dokumentů. Voda v atmosféře, bludné rádiové fotony z jiných zdrojů a dokonce i drobné chyby v datech dalekohledu se všechny spikly, aby data zmatily. Většina práce na projektu tedy spočívala v pečlivé matematice, která zohledňovala všechny tyto chyby a šum v datech, přičemž práce pomalu odkrývala obraz, který se skrýval za těmito problémy.
Takže v jistém ohledu se fotografování černé díry děje docela rychle. Vyvíjí to velmi dlouho.
