Črne luknje so eden najbolj skrivnostnih in fascinantnih pojavov v vesolju. Gre za območja v prostoru, kjer je gravitacija tako močna, da niti svetloba ne more ubežati njenemu vplivu. Kljub temu, da so črne luknje že dolgo časa predmet teoretičnih razprav in znanstvene fantastike, je bila prva fotografija črne luknje posneta šele aprila 2019.
Fotografija, ki jo je posnel Event Horizon Telescope, prikazuje senco črne luknje v središču galaksije Messier 87. Gre za neverjeten tehnološki in znanstveni dosežek, saj so znanstveniki morali uskladiti delovanje mreže 8 radijskih teleskopov po vsem svetu, da bi lahko zajeli to fotografijo.
V tem članku bomo raziskali zgodovino fotografiranja črnih lukenj, kako deluje Event Horizon Telescope, kaj nam fotografija pove o črnih luknjah in kakšen vpliv je imela ta fotografija na znanost in naše razumevanje vesolja.
Zgodovina fotografiranja črnih lukenj
Čeprav je bila prva neposredna fotografija črne luknje posneta šele leta 2019, so znanstveniki že desetletja poskušali zajeti vizualne dokaze o obstoju črnih lukenj. Prvi namigi o njihovem obstoju so prišli v 1970-ih z opazovanjem gibanja zvezd v bližini domnevnih črnih lukenj.
Leta 2000 je ESA izstrelila rentgenski teleskop XMM-Newton, ki je posnel rentgenske žarke iz okolice črnih lukenj. Ti žarki nastanejo, ko snov pada v črno luknjo in se segreje na ekstremno visoke temperature. XMM-Newton je tako prvič pokazal, kako črne luknje sevajo rentgenske žarke.
Naslednji velik preboj je prišel leta 2008, ko so z radijskimi opazovanji v središču naše galaksije odkrili območje z izjemno močnim radijskim sevanjem. To območje so poimenovali Sagittarius A* in ga identificirali kot supermasivno črno luknjo v središču Mlečne ceste.
Z opazovanji gibanja zvezd v bližini Sagittariusa A* v naslednjih letih so lahko izračunali maso črne luknje. Kljub tem odkritjem pa še vedno ni bilo neposrednih vizualnih dokazov o črnih luknjah.
Kako deluje Event Horizon Telescope
Da bi lahko dobili prvo neposredno sliko črne luknje, je bilo treba združiti moči teleskopov z celega sveta. Event Horizon Telescope (EHT) je globalna mreža 8 radijskih teleskopov, nameščenih na različnih koncih planeta.
Radijski teleskopi lahko zaznajo radijske valove z območij tik ob robu črne luknje. Ko uskladimo delovanje teleskopov hkrati proti istemu cilju v vesolju, lahko ustvarimo virtualni teleskop velik kot Zemlja.
S to neverjetno ločljivostjo lahko nato ustvarimo podobe struktur v bližini črnih lukenj. EHT deluje kot interferometer – se pravi, združuje signale iz posameznih teleskopov in ustvari skupno sliko visoke ločljivosti, ki presega zmožnosti posameznega teleskopa.
Aprila 2019 je EHT uspešno posnel senco črne luknje v galaksiji Messier 87. Gre za črno luknjo masivnih razsežnosti, saj naj bi bila kar 6,5 milijardkrat težja od Sonca.
Kaj nam pove fotografija črne luknje
Zgodovinska fotografija črne luknje nam daje prvi vizualni dokaz o obstoju teh skrivnostnih nebesnih teles. Na sliki vidimo temno senco črne luknje v obroču svetlega materiala, ki kroži okoli nje.
Obroč nastane iz plina in prahu, ki pada proti črni luknji. Ko potuje proti notranjemu robu črne luknje (t.i. dogodkovni horizont), se ta snov močno segreje in oddaja svetlobo. Na fotografiji ta svetloba ustvari svetel obroč – to je meja, od koder ni več vrnitve nazaj v vesolje.
Velikost sence črne luknje nam pove, kako masivna je v resnici. Izračuni kažejo, da ima premer okoli 40 milijard kilometrov, kar je približno 3 milijone krat večji premer od Zemlje.
Oblika sence je skoraj popolnoma okrogla, kar potrjuje napovedi Einsteinove splošne teorije relativnosti. Če bi bila teorija relativnosti napačna, bi senca imela popačeno ali nepravilno obliko.
Vpliv na znanost in razumevanje vesolja
Objava fotografije črne luknje aprila 2019 je povzročila veliko navdušenje v znanstveni skupnosti in med ljubitelji vesolja. Prvič smo lahko videli to, o čemer so govorile samo teorije in matematični izračuni.
Fotografija je potrdila več ključnih napovedi Einstenove teorije relativnosti o lastnostih črnih lukenj. S tem je teorija relativnosti dobila še močnejšo empirično potrditev kot temelj sodobne fizike.
Poleg tega nam je fotografija dala nove informacije o lastnostih črnih lukenj – predvsem o razmerju med maso in velikostjo. To nam bo pomagalo izboljšati fizikalne modele za črne luknje.
Odkritje je spodbudilo nove raziskave črnih lukenj s pomočjo EHT in drugih teleskopov. Znanstveniki upajo, da bodo v prihodnosti lahko posneli podobe črnih lukenj z boljšo ločljivostjo in tudi odkrili črne luknje v drugih galaksijah.
Na koncu lahko rečemo, da je fotografija črne luknje ena največjih znanstvenih dosežkov zadnjih desetletij, ki bo za vedno spremenila naš pogled na vesolje. Odprla je popolnoma novo področje astrofizike in še okrepila položaj astronomije kot ene najbolj vznemirljivih vej znanosti.
