Η εικόνα του Sagittarius (Τοξότη) Α* αποτελεί το αποκορύφωμα μιας αστρονομικής αναζήτησης δεκαετιών και ένα κρίσιμο βήμα προς μία νέα κατανόηση των μελανών οπών, της βαρύτητας και του χωροχρόνου
Το μυστήριο στην καρδιά του γαλαξία μας λύθηκε επιτέλους. Στις 12 Μαΐου, αστρονόμοι του project διεθνούς συνεργασίας Event Horizon Telescope (EHT), σε συνέντευξη Τύπου στα κεντρικά γραφεία του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) καθώς και σε μια σειρά ταυτόχρονων εκδηλώσεων σε όλο τον κόσμο, παρουσίασαν την πρώτη εικόνα του Sagittarius Α*, της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο κέντρο του δικού μας γαλαξία. Αυτή, μπορεί να μην είναι η πρώτη φωτογραφία μαύρης τρύπας που κατάφεραν να παρατηρήσουν τα μέλη της ομάδας (αυτή ήταν η εμβληματική εικόνα του M87*, την οποία παρουσίασαν στις 10 Απριλίου 2019), αλλά σίγουρα ήταν αυτή που ήθελαν περισσότερο. Η Sagittarius A* είναι η δική μας υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, το ακίνητο σημείο γύρω από το οποίο περιστρέφεται ο γαλαξίας μας.
Τι “τηλεσκόπιο” είναι το Event Horizon Telescope που χρησιμοποιήθηκε;
Τραβηγμένη χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο 11 τηλεσκοπίων σε όλη την υδρόγειο, ένα δηλαδή τεράστιο “τηλεσκόπιο” στο μέγεθος της Γης, η εικόνα δεν δείχνει στην πραγματικότητα την ίδια την μαύρη τρύπα, αλλά -όπως θα εξηγήσουμε παρακάτω- τη σκιά του ορίζοντα γεγονότων (εξ ου και το όνομα του EHT) γύρω από τον Sagittarius Α*. Για την σκρίβεια, το δίκτυο EHT είναι ένα ραδιοσυμβολόμετρο, πολλά ραδιοτηλεσκόπια, δηλαδή, τα οποία όταν στοχεύουν ταυτόχρονα ισοδυναμούν με ένα τεράστιο όργανο παρατήρησης με μέγεθος όσο και η επιφάνεια στην οποία είναι κατανεμημένα.
Τι είναι οι μαύρες τρύπες; (τις οποίες… φοβόμασταν να αποκαλέσουμε έτσι)
Οι μαύρες τρύπες είναι κοσμικά σώματα τεράστιας πυκνότητας με βαρυτικό πεδίο τόσο ισχυρό που ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει. Ο ορίζοντας γεγονότων είναι το όριο πέρα από το οποίο τίποτα δεν μπορεί να διαφύγει, με άλλα λόγια είναι το σημείο χωρίς επιστροφή. Οι επιστήμονες πίστευαν από καιρό ότι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα κρυμμένη βαθιά στη χαοτική κεντρική περιοχή του γαλαξία μας αποτελεί την μόνη πιθανή εξήγηση για τα εξωτικά φαινόμενα που συμβαίνουν εκεί, όπως γιγάντιοι αστέρες που πετούν γύρω από ένα αόρατο “κάτι” στο διάστημα, κινούμενοι με ένα σεβαστό ποσοστό της ταχύτητας του φωτός. Ωστόσο, δίσταζαν να το πουν ευθέως. Για παράδειγμα, όταν οι αστρονόμοι Reinhard Genzel και Andrea Ghez μοιράστηκαν ένα μέρος του Βραβείου Νόμπελ Φυσικής 2020 για το έργο τους στον Sagittarius Α*, αναφερόταν ότι βραβεύτηκαν για «την ανακάλυψη ενός υπερμεγέθους συμπαγούς αντικειμένου στο κέντρο του γαλαξία μας», και όχι για την αποκάλυψη μιας «μαύρης τρύπας». Η εποχή που απαιτούσε τέτοιου είδους προσεκτικές διατυπώσεις, έχει πλέον παρέλθει.
Πως φωτογραφίζεις κάτι που απορροφά το φως;
Πως είναι δυνατόν, όμως, να φωτογραφήσουμε ένα σώμα το οποίο παγιδεύει ακόμα και το ίδιο το φως; Η απάντηση είναι πως φωτογραφίζουμε την… σκιά του: Οι μαύρες τρύπες στρεβλώνουν τον χωροχρόνο τόσο έντονα γύρω τους που, όταν φωτίζονται από τα λαμπρά ρεύματα της εισερχόμενης ύλης, ρίχνουν μια «σκιά». Η σκιά είναι περίπου δυόμισι φορές μεγαλύτερη από τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Στην Ουάσιγκτον, ο Feryal Özel, καθηγητής αστρονομίας και φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και μέλος του Επιστημονικού Συμβουλίου EHT, παρουσίασε την εικόνα, ένα σκούρο δαχτυλίδι πλαισιωμένο από τρεις λαμπερούς κόμβους αερίου με θερμοκρασίες τρισεκατομμυρίων βαθμών. «Γνώρισα τον Sagittarius Α* πριν από 20 χρόνια, τον λάτρεψα και προσπάθησα να τον καταλάβω έκτοτε», είπε ο Özel. «Αλλά μέχρι τώρα, δεν είχαμε την άμεση εικόνα».
Γιατί προηγήθηκε η φωτογραφία του M87*;
Τον Απρίλιο του 2017 οι ομάδες του EHT πέρασαν αρκετές νύχτες στοχεύοντας με αυτό το εικονικό όργανο τον Sagittarius A* και άλλες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Η εικόνα του M87* ήρθε ως αποτέλεσμα των παρατηρήσεων αυτών. Η μετατροπή, όμως, των ακατέργαστων δεδομένων του Sagittarius Α* σε πραγματική εικόνα χρειάστηκε πολύ περισσότερο χρόνο, γιατί αυτός μεταβάλλεται διαρκώς. Η M87*, η μαύρη τρύπα στην καρδιά του γαλαξία Messier 87, ή M87, είναι τόσο μεγάλη που η ύλη που στροβιλίζεται γύρω της χρειάζεται αρκετό χρόνο για να ολοκληρώσει μια πλήρη τροχιά. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να την παρατηρούμε για πολλή ώρα χωρίς να παρουσιάζει κάποια αλλαγή. Από την άλλη, ο Sagittarius Α* είναι παραπάνω από 1.000 φορές μικρότερος και, κατά συνέπεια, μεταβάλλεται πολύ πιο γρήγορα, καθώς η ύλη κινείται σε πιο σφιχτές, ταχύτερες τροχιές γύρω από τη μαύρη τρύπα. «Τα αέρια που βρίσκονται κοντά στις μαύρες τρύπες κινούνται με την ίδια ταχύτητα -σχεδόν τόσο γρήγορα όσο το φως- γύρω από τον Sagittarius A* και τον M87*. Αλλά ενώ τα αέρια χρειάζονται μέρες έως εβδομάδες για να περιστραφούν γύρω από τον μεγαλύτερο M87*, στον πολύ μικρότερο Sgr A* ολοκληρώνουν μια τροχιά μέσα σε λίγα λεπτά.» είπε ο αστροφυσικός Chi-kwan Chan από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνας (Παρατηρητήριο Steward, Τμήμα Αστρονομίας και Ινστιτούτο Επιστήμης Δεδομένων). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η εξαγωγή μιας ξεκάθαρης εικόνας του Sagittarius Α*, από τα δεδομένα που συλλέχθηκαν το 2017, αποτέλεσε έργο αρκετών ετών. Με αυτή την εικόνα το EHT ολοκλήρωσε αυτό που ξεκίνησε να κάνει το 2015. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται σήμερα σε ειδικό τεύχος του The Astrophysical Journal Letters.
Τι είναι, τελικά, ο Τοξότης Α*;
Είναι η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας, απέχει από εμάς περίπου 26.000 έτη φωτός, έχει μέγεθος περίπου 40 εκατομμύρια χιλιόμετρα και αποτελεί μια ισχυρή πηγή ραδιοκυμάτων. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1974, αλλά μέχρι τώρα δεν ήταν δυνατή η απεικόνιση του. Ελπίζεται ότι αυτή η νέα εικόνα θα βοηθήσει τους αστρονόμους να μελετήσουν τις ιδιότητες της συσσώρευσης και εκροής ύλης, γύρω από το κέντρο του γαλαξία μας, και ότι Θα δώσει νέα ώθηση στην μελέτη της Φυσικής των μελανών οπών.
Πηγές: https://www.scientificamerican.com https://www.forbes.com
