Ovo je prva slika masivnog objekta po imenu Sagittarius A* (skraćeno Sgr A*) u središtu naše galaksije, Mliječnog puta. Ona predstavlja prvi direktni dokaz da se u srcu galaksije nalazi crna rupa. Iako samu crnu rupu ne možemo vidjeti jer je njen vanjsku rub -- horizont događaja -- potpuno taman, slika prikazuje sjaj vrućeg plina u obliku prstena koji ju okružuje. Izvor: Event Horizon Telescope Collaboration (kolaboracija EHT).

Prva slika crne rupe u srcu naše galaksije

Na nekoliko istovremenih tiskovnih konferencija održanih 12.5.2022., astronomi su objavili prvu sliku supermasivne crne rupe u središtu naše galaksije, Mliječnog puta. Ovaj rezultat otklanja sumnju da se uistinu radi o crnoj rupi i omogučava znanstvenicima proučavanje svojstava ovih misterioznih objekata za koje se vjeruje da obitavaju u središtima većine galaksija. Slika crne rupe produkt je međunarodne suradnje na promatranjima globalnom mrežom radio teleskopa zvanom Event Horizon Telescope (EHT).

Dokaz da je masivni objekt u samom središtu naše galaksije crna rupa dugo se iščekivao. Znanstvenici su desetljećima promatrali kako zvijezde kruže oko nevidljivog objekta mase nekoliko milijuna puta veće od mase našeg Sunca. Pretpostavljalo se da je taj objekt -- nazvan Sagittarius A* (skraćeno Sgr A*) -- crna rupa, što nova slika potvrđuje.

Iako samu crnu rupu ne možemo vidjeti jer je potpuno tamna, sjaj vrućeg plina koji kruži oko nje prije nego li upadne vidimo u obliku prstena s tamnim središtem kojeg zovemo "sjena". Zbog jakog gravitacijskog polja u blizini horizonta događaja crne rupe, zrake svjetlosti zakrivjuju se formirajući prepoznatljivi prstenasti uzorak.

"Bili smo iznenadeni koliko se dobro promjer prstena slaže s predviđanjima Einstenove Opće teorije relativnosti," rekao je jedan od voditelja kolaboracije EHT, Geoffrey Bower, s Instituta za astronomiju i astrofiziku Academia Sinica na Tajvanu. "Ovih jedinstvenim promatranjima unaprijedili smo saznanja o tome što se događa u središtu naše galaksije, kao i o tome kako crne rupe interagiraju sa svojom okolinom." Skup od deset znanstvenih članaka koji opisuju rezultate izdan je u specijalnom broju stručnog časopisa The Astrophysical Journal Letters.

Budući da je crna rupa od Zemlje udaljena 27,000 svjetlosnih godina, njena kutna veličina na nebu jednaka je onoj jabuke postavljene na udaljenost Mjeseca. Da bi napravili sliku tako visoke rezolucije, znanstvenici i inženjeri povezali su osam radijskih observatorija raspoređenih diljem planete, formirajući na taj način virtualni teleskop veličine Zemlje. EHT je promatrao Sgr A* u proljeće 2017. godine, pažljivo sakupljajući mjerenja kroz nekoliko noći. Ovaj vrijedan rezultat nadovezuje se na prvu ikada snimljenu sliku crne rupe u galaksiji Messier 87 (M 87*), koju je kolaboracija EHT objavila 2019. godine.

Slike dvaju crnih rupa nalik su jedna drugoj, unatoč tome što je Sgr A* više od tisuću puta manja i manje masivna od M 87*. "Radi se o dva potpuno drugačija tipa galaksija i dvije znatno različite mase crnih rupa, no uz horizonte događaja ove crne rupe izgledaju vrlo slično," komentirala je Sera Markoff, suvoditeljica znanstvenog vijeća kolaboracije EHT i profesorica teorijske fizike na Amsterdamskom sveučilištu u Nizozemskoj. "Izgled ovih slika primarno određuje Opća teorija relativnosti, a razlike koje vidimo na većim udaljenostima ovise o stanju materije u okolini crnih rupa."

Ovo postignuće bilo je mnogo teže doseći u usporedbi s M 87* iako je Sgr A* mnogo bliže Zemlji. Chi-kwan Chan, s Observatorija Steward i Sveučilišta u Arizoni u Sjedinjenim Američkim Državama, pojasnio je: "Vrući plin u neposrednoj blizini crnih rupa kreće se gotovo brzinom svjetlosti u oba slučaja. Potrebni su dani ili tjedni da bi tom brzinom obišao veliku crnu rupu M 87*, no Sgr A* obiđe za samo desetak minuta. To znači da se slika koju EHT snima brzo mijenja za vrijeme promatranja -- kao da pokušavamo dobiti jasnu sliku psića dok uzbuđeno lovi svoj rep."

Da bi se uzele u obzir konstantne promjene u izgledu Sgr A*, bilo je nužno razviti nove, sofisticirane alate za obradu podataka da bi se konačno otkrilo što se skriva u središtu naše galaksije. Za razliku od M 87*, čija je slika gotovo statična kroz nekoliko dana, slika Sgr A* je zapravo prosjek sačinjen od mnogo različitih slika koje proizlaze iz promatranja EHT-om.

Ovaj veliki pothvat omogućila je inovativnost EHT tima od preko 300 znanstvenika i inženjera koji rade na 80 različitih znanstvenih institucija po cijelom svijetu. Osim razvoja naprednih metoda za obradu podataka koje su omogućile formiranje jedinstvene slike usprkos stalnim varijacijama, EHT tim je kroz posljednjih pet godina stvorio i ogromnu bazu kompjuterski generiranih slika crnih rupa baziranih na teorijskim kalkulacijama, koju su koristili za uspredbu s mjerenjima.

Znanstvena zajednica sada napokon ima na raspolaganju slike dvaju vrlo različitih crnih rupa, što omogućuje daljnje, detaljnije usporedbe. U sklopu novih rezultata započet je proces testiranja raznih fizikalnih teorija i modela koji opisuju ponašanje vrućeg plina u okolini crne rupe. Iako je još mnogo nepoznanica, poznato je da interakcija supermasivnih crnih rupa s okolnim plinom igra ključnu ulogu u formaciji i evoluciji galaksija.

"Sada možemo proučavati razlike između ovih dvaju crnih rupa da bi bolje razumjeli ove bitne procese," dodao je Keiichi Asada s Instituta za astronomiju i astrofiziku Academia Sinica na Tajvanu. "Imamo dvije crne rupe od kojih je jedna među najmanjima, a druga među najvećima u rasponu supermasivnih crnih rupa koje obitavaju u središtima galaksija. Njihove slike otvaraju vrata mnogim studijama u kojima će se ispitati ponašanje gravitacije u ektremnim uvjetima kakvi vladaju u blizini horizonta događaja."

Budućnost za EHT je sjajna: posljednje u nizu serije promatranja u ožujku 2022. godine uključivalo je čak jedanaest observatorija, što je više nego ikad prije. Već započeto proširenje EHT mreže i znatna tehnološka poboljšanja dati će astronomima još impresivnije slike -- pa čak i filmove -- crnih rupa u ne tako dalekoj budućnosti.

Dodatne informacije

Za promatranje galaksije Sgr A* na visokoj rezoluciji, kolaboracija EHT koristi metodu zvanu VLBI (engl. Very Long Baseline Interferometry) na valnoj duljini od 1.3 milimetra. EHT je mreža od osam radio observatorija koja se VLBI tehnologijom pretvara u virtualni teleskop veličine Zemlje. Ova znanstvena kolaboracija uključuje više od 300 suradnika u Africi, Aziji, Europi, te Južnoj i Sjevernoj Americi. Više o samoj kolaboraciji i znanstvenim institucijama uključenim u projekt možete saznati na službenim web stranicama EHT kolaboracije.

Službena objava za javnost na engleskom jeziku, sa svim dodatnim materijalima i kontaktnim informacijama, nalazi se ovdje. Na hrvatski preveo član EHT kolaboracije i koautor znanstvenih članaka koji opisuju ovo otkriće, Mislav Baloković.

Mislav Baloković -- last updated 2022 May 23

----