Gaura neagră supermasivă Sagittarius A* din centrul Căii Lactee. EHT Collaboration/ESO

Prima fotografie a găurii negre supermasive din centrul galaxiei noastre17 min read

De Laurențiu Păiuș 24.05.2022

Încă o dată, un experiment complex confirmă că fizicienii teoreticieni au dreptate

În centrul galaxiei noastre, ceva face ca stelele din imediata sa apropiere să orbiteze această zonă cu viteze incredibile. Una dintre stele, numită S62,Detalii pe wikipedia.org a atins o viteză în jurul a 30.000 de kilometri pe secundă atunci când a ajuns în cel mai apropiat punct față de acel ceva,. Pe baza cunoștințelor actuale despre fizică, oamenii de știință consideră că acel ceva nu poate fi decât o gaură neagră, una foarte mare. O gaură neagră supermasivă. Dar nu exista o dovadă directă a existenței acestui monstru în centrul galaxiei noastre. Ei bine, acum există.

Recent, pe 12 mai 2022, astronomii din cadrul Event Horizon Telescope (EHT),Site-ul oficial al telescopului este eventhorizontelescope.org în cadrul mai multor conferințe de presă desfășurate simultan pe întreaga planetă, au făcut publică prima fotografie a găurii negre supermasive din centrul galaxiei noastre. Numită de cercetători Sagittarius A*Detalii pe wikipedia.org (pentru că se află în direcția constelației Săgetătorul), aceasta este de patru milioane de ori mai masivă decât Soarele, iar întreaga galaxie se rotește în jurul ei.

Sistemul Solar se află cam la 27.000 de ani lumină depărtare de Sagittarius A*, deci poți sta liniștit, nu reprezintă niciun pericol pentru noi. La această distanță, durează cam 240 de milioane de ani pentru ca Soarele împreună cu restul obiectelor din Sistem să completeze o orbită în jurul centrului galactic.

Ce vezi în poză?

O gaură neagră nu emite lumină, așadar nu poate fi observată direct. Deci, în fotografia prezentată de EHT nu vezi gaura neagră propriu-zisă, ci efectele pe care aceasta le produce spațiului și materiei din imediata sa apropiere. Zona portocalie din poză reprezintă discul de acreție,Detalii pe wikipedia.org materia care se rotește cu viteze apropiate de cea a luminii în jurul găurii negre. Mișcarea haotică a materiei face ca aceasta, prin frecare, să atingă temperaturi enorme, de ordinul a milioane de grade Celsius, iar asta o face să strălucească.

Cele trei zone mai luminoase pe care le poți observa ușor în discul de acreție reprezintă de fapt o singură zonă în care materia e mai densă. Pentru că membrii EHT au observat Sagittarius A* mai multe nopți la rând, iar viteza cu care materia orbitează gaura neagră este foarte mare, la fiecare observație această zonă mai densă se afla în alt punct din jurul găurii negre. Atunci când au alcătuit imaginea finală folosind întregul set de observații, acea aglomerare a materiei a apărut în mai multe locuri.

Uriașa forță gravitațională a găurilor negre deformează foarte mult spațiul din jurul lor, ceea ce duce la apariția fenomenului de lentilă gravitațională, unde spațiul curbat acționează ca o lupă enormă, mărind imaginile obiectelor din spatele ei. Partea neagră, din interiorul discului de acreție reprezintă umbra găurii negre, o imagine mărită a orizontului evenimentelor găurii negre supermasive, sub efectul de lentilă gravitațională.

Această fotografie vine să confirme încă o dată că teoria relativității generalePoți citi mai multe aici: wikipedia.org este corectă. Tot ce vezi în poză respectă întocmai predicțiile pe care oamenii de știință le făcuseră despre găurile negre pe baza teoriei lui Einstein.

Harta telescoapelor folosite în rețeaua Event Horizon. Wikimedia Commons

De ce a durat atât?

Event Horizon Telescope este o colaborare internațională a sute de cercetători care au folosit radiotelescoape de pe mai multe continente pentru a realiza un telescop virtual de mărimea Pământului.

„Acest rezultat extraordinar nu ar fi fost posibil de atins de o singură instalație sau chiar de comunitatea astronomică națională a unei singure țări. A fost nevoie de opt observatoare radio din întreaga lume, iar acea rețea s-a extins deja la unsprezece astăzi, multe construite, finanțate, operate și susținute prin organizații internaționale din țări din întreaga lume”, a spus Xavier Barcons, directorul general al Observatorului European de Sud, care a luat cuvântul la una dintre conferințele de presă prilejuite de anunțul primei fotografii a Sagittarius A*

În 2017, pe parcursul a mai multor sesiuni de observații, astronomii din cadrul Event Horizon Telescope au fotografiat în principal două ținte: Sagittarius A*, gaura neagră supermasivă din galaxia noastră și Messier 87*, gaura neagră supermasivă din galaxia Messier 87.Detalii pe wikipedia.org 

Deși ambele obiecte au fost fotografiate în aceeași sesiune de observații, oamenii de știință au făcut publică fotografia lui Sagittarius A* abia acum, în timp ce fotografia lui Messier 87* a fost prezentată publicului încă din 2019. De ce a fost nevoie de atât de mult timp pentru a finaliza fotografia lui Sagittarius A*?

Messier 87* este situată la o distanță de 53 de milioane de ani-lumină de Pământ, de aproximativ 2000 de ori mai departe decât Sagittarius A*. Deși gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei M87 este de 1.500 de ori mai mare decât cea din centrul galaxiei noastre, având în vedere diferența de distanță între cele două obiecte, nu e de mirare că Sagittarius A* are un diametru aparent puțin mai mare pe cer. Luând în considerare aceste lucruri, ai putea fi tentat să crezi că ar fi trebuit să le fie mai ușor cercetătorilor să fotografieze Sagittarius A* decît Messier 87*. Și totuși, în realitate, lucrurile au stat exact invers. De ce?

Un motiv a fost locul în care au fost nevoiți să observe pentru a fotografia cele două obiecte. Pentru a observa Messier 87*, astronomii au îndreptat telescoapele deasupra planului galaxiei, într-o zonă care nu e afectată de interferențe produse de obiecte din interiorul Căii Lactee. Pentru a fotografia Sagittarius A* însă, astronomii și-au îndreptat telescoapele spre centrul galaxiei noastre, cea mai densă regiune, deci cea cu cele mai mari interferențe. Între noi și Sagittarius A* se află cantități foarte mari de gaz și praf interstelar, astfel că undele radio care provin de la discul de acreție din jurul găurii negre supermasive sunt împrăștiate pe drumul către Pământ. Astronomii au fost nevoiți să folosească programe computerizate complexe pentru a retrasa exact traiectoriile acestor fotoni dinspre punctul lor de origine, iar lucrul ăsta cere mult timp.

Un alt motiv de întârziere a fost faptul că Sagittarius A* este mult mai mică decât Messier 87*, de 1.500 de ori mai exact. Materia din discul de acreție din jurul celor două găuri negre supermasive se mișcă foarte rapid, aproape cu viteza luminii. Messier 87* fiind mult mai mare, materia cea mai apropiată de gaura neagră face un ocol complet în câteva zile, în timp ce materia cea mai apropiată de Sagittarius A* completează o orbită în doar câteva ore.

Pentru că se mișcă atât de rapid, e foarte greu să obții o imagine cât de cât clară, așa cum explică plastic unul dintre cercetătorii din EHT: „Gazul din vecinătatea găurilor negre se mișcă cu aceeași viteză – aproape la fel de repede ca lumina – atât în ​​jurul Sagittarius A*, cât și în jurul Messier 87*”, spune Chi-kwan Chan, un om de știință de la Universitatea din Arizona, SUA. „Dar dacă durează de la zile până la săptămâni pentru ca gazul să orbiteze Messier 87*, în cazul Sagittarius A*, care e mult mult mai mică, completează o orbită în doar câteva minute. Aceasta înseamnă că luminozitatea și modelul gazului din jurul Sagittarius A* se schimbau rapid pe măsură ce colaborarea EHT îl observa – un pic ca și cum ai încerca să faci o imagine clară a unui cățel care își urmărea rapid coada.”

De altfel, chiar se poate vedea ușor într-o comparație între imaginile celor două găuri negre că cea a Sagittarius A* este puțin mai încețoșată. Tocmai din motivul descris mai sus, este vorba despre ceea ce este numit neclaritate de mișcare.

gaură neagră supermasivă

Fotografie a găurii negre supermasive M87 în lumină polarizată obținută de rețeaua Event Horizon. ESO

Premiul Nobel pentru fizică

În anul 2020, premiul Nobel pentru fizică a fost câștigat de Roger Penrose, de la Universitatea Oxford, pentru descoperirea faptului că existența găurilor negre a fost anticipată de teoria relativității.

Penrose a împărțit premiul cu Reinhard Genzel, directorul Institutului Max Planck pentru Fizică Extraterestră din Munchen și cu Andrea Ghez, astrofizician la Universitatea din California, Los Angeles.

Genzel și Ghez au primit premiul Nobel pentru descoperirea unui obiect compact exact în centrul galaxiei noastre. Folosind observații în domeniul infraroșu (pentru că această lumină trece prin praful și gazul care obstrucționează lumina vizibilă) au putut studia stelele care se află foarte aproape de acest corp. Astfel, cercetătorii au ajuns la concluzia că obiectul trebuia să fie o gaură neagră foarte masivă, de patru milioane de ori mai grea decât Soarele. Observațiile ulterioare nu au făcut decât să confirme acest lucru, dar dovezile erau indirecte. Dar acum avem, odată cu publicarea fotografiei realizate de EHT, a apărut, în sfârșit, o dovadă directă că în centrul Căii Lactee chiar se află o enormă gaură neagră.

CITEȘTE ȘI: ​​Telescopul spațial James Webb a fost lansat. Iată ce trebuie să știi

Și, pentru că lucrează tot în domeniul infraroșu, Telescopul Spațial James Webb va privi și el în direcția centrului galaxiei, pentru a observa acele stele din jurul lui Sagittarius A*.



Text de

Laurențiu Păiuș

Jurnalist și astronom amator. Este pasionat de tot ce înseamnă explorarea spațiului cosmic. Este inițiatorul a numeroase activități de popularizare a astronomiei.

SPAȚIU|SOLUȚII

Starliner, un backup necesar pentru transportul astronauților occidentali către Stația Spațială Internațională

De
În mai, capsula construită de Boeing a ajuns cu succes în orbita joasă a Pământului. Momentan fără personal, dar vestea e bună, mai ales în contextul rupturii dintre agențiile spațiale occidentale și cea rusă. 
SOCIETATE|OVERVIEW

Întârzieri și anulări. Vara asta, zborurile pot fi un coșmar

De
Doi ani de pandemie au lăsat urme adânci în industria aviatică, iar revenirea rapidă a zborurilor la niveluri apropiate de 2019 poate fi susținută cu greu.
TEHNOLOGIE|OVERVIEW

AI cu conștiință sau doar un chatbot care a învățat filosofie?

De
Un inginer de la Google a afirmat că există un program de inteligență artificială cu conștiință în cadrul companiei. E începutul unei perioade de tranziție, în care granița dintre realitate și science fiction este tot mai confuză. Oamenii continuă să fie sceptici atât cu privire la entuziasmul, cât și cu privire la frica din jurul inteligenței artificiale. Și entuziasmul și frica sunt, însă, justificate.
SPAȚIU|HOT TAKE

Informațiile transmise de Voyager 1 îi derutează pe inginerii de la NASA

De
După o călătorie de 45 de ani prin spațiu, sondele spațiale Voyager 1 și Voyager 2 încă funcționează. Însă Voyager 1 are acum o problemă care îi derutează pe inginerii NASA. Ce se va întâmpla când sondele vor înceta să mai înregistreze și să transmită date?