Účastníci projektu Event Horizon Telescope (Event Horizon Telescope), velká síť radioteleskopy, poprvé ukázaly reálný obraz stínu černé díry - v galaxii Messier 87 (M87) v souhvězdí Panny.
Po celém světě se současně konalo šest velkých tiskových konferencí, kde astrofyzici referovali o výsledcích práce mezinárodního projektu.
Jeden z vedoucích projektu, Luciano Rezzol, poznamenal, že výsledný obrázek potvrzuje existenci horizontu událostí, tedy dokazuje správnost obecné teorie relativity Alberta Einsteina.
Vědci spojili výkon osmi dlouhovlnných radioteleskopů po celém světě do jednoho velkého interferometrového radioteleskopu, protože síť radioteleskopů je pro taková pozorování nejvhodnější. Radioteleskopy se nacházejí zejména ve Francii, Chile, na ostrově Havaj, Jižní pól. Teleskop Event Horizon Telescope je pojmenován po okraji časoprostoru, který obklopuje černou díru a je známý jako bod, odkud není návratu.
Kam se dalekohled díval?
Aby vědci prozkoumali okolí supermasivních černých děr v centrech každé galaxie, vyslali síť radioteleskopů ke dvěma objektům – Sagittarius A *, kompaktnímu a jasnému zdroji rádiové emise, který se nachází ve středu naší galaxie Mléčná dráha na dálku. asi 26 tisíc světelných let od Země a jedna černá díra - ve středu eliptické galaxie Messier 87 (M87) v souhvězdí Panny se nachází ve vzdálenosti 55 milionů světelných let od Země. Černá díra v galaxii M87 je asi 6,5 miliardkrát těžší než Slunce a tisíckrát těžší než Sagittarius A*.
Nepřetržitá pozorování pokračovala po dobu 10 dnů v dubnu 2017. Každý z teleskopů shromáždil 500 TB informací. Vědcům trvalo dva roky, než rozluštili a analyzovali získaná data. Při studiu výsledků pozorování se vědci uchýlili k superpočítačům na Heistack Observatory (MIT, USA) a Max Planck Institute for Radio Astronomy v Bonnu (Německo).
Nejznámějším obrazem černé díry v populární kultuře byl obraz Gargantuy ve filmu Interstellar. O vytvoření vizuálního obrazu černé díry a její vědeckou spolehlivost se zasloužil americký astrofyzik Kip Thorne, který dostal Nobelovu cenu za objev gravitačních vln. Ve filmu je obraz plný detailů a optických efektů.
Předpokládá se, že černá díra je objekt s tak silnou gravitací, že se od něj ani světlo nemůže vzdálit na nekonečnou vzdálenost a žádné těleso nemůže z černé díry uniknout. Pojem takových objektů souvisí s moderním pohledem na gravitaci, Einsteinovou obecnou teorií relativity a reprezentací gravitace v ní prostřednictvím zakřivení časoprostoru.
Co chtěli astrofyzikové vědět
Předpokládalo se, že společná práce teleskopů pomůže vidět stín černé díry. Měření umožní otestovat obecnou teorii relativity a získat další důkaz o existenci černých děr. Černé díry zůstávají hypotetické, ale astronomové nepochybují, že existují. Již bylo získáno velké množství nepřímých důkazů o jejich existenci, od pozorování blízkých binárních systémů až po gravitační vlny. První vědecky podložený snímek černé díry získal francouzský astrofyzik Jean-Pierre Luminet v roce 1979.
Přímá pozorování černých děr však dosud neexistovala – černé díry jsou malé, ale zároveň jsou velmi vzdálené.
Vědci chtěli také zjistit, proč jsou některé černé díry centry kolosálních zdrojů záření – kvasarů, zatímco jiné, včetně Sagittarius A *, se chovají klidně. Detailní pozorování navíc může pomoci otestovat exotické hypotézy, jako je hypotéza červí díry.
Černé díry jsou jedinými vesmírnými tělesy schopnými přitahovat světlo gravitací. Jsou to také největší objekty ve vesmíru. Pravděpodobně se v dohledné době nedozvíme, co se děje poblíž jejich horizontu událostí (známého jako „bod, odkud není návratu“). Jedná se o nejtajemnější místa našeho světa, o kterých se toho i přes desetiletí výzkumu zatím ví velmi málo. Tento článek obsahuje 10 faktů, které lze označit za nejzajímavější.
1 Černé díry nenasávají hmotu.
Mnoho lidí si pod pojmem černá díra představí jakýsi „kosmický vysavač“, který vtahuje okolní prostor. Ve skutečnosti jsou černé díry obyčejné vesmírné objekty s výjimečně silným gravitačním polem.
Pokud by na místě Slunce vznikla stejně velká černá díra, Země by nebyla vtažena dovnitř, rotovala by po stejné dráze jako dnes. Hvězdy nacházející se v blízkosti černých děr ztrácejí část své hmoty ve formě hvězdného větru (to se děje během existence jakékoli hvězdy) a černé díry absorbují pouze tuto hmotu.
2 Existenci černých děr předpověděl Karl Schwarzschild
Karl Schwarzschild byl první, kdo použil Einsteinovu obecnou teorii relativity k ospravedlnění existence „bodu, odkud není návratu“. Sám Einstein o černých dírách neuvažoval, i když jeho teorie umožňuje jejich existenci předpovídat.
Schwarzschild učinil svůj návrh v roce 1915, těsně poté, co Einstein publikoval svou obecnou teorii relativity. Tehdy vznikl termín „Schwarzschildův poloměr“, hodnota, která vám říká, jak moc musíte stlačit objekt, aby se z něj stala černá díra.
Teoreticky se při dostatečné kompresi může stát černou dírou cokoli. Čím hustší objekt, tím silnější gravitační pole vytváří. Země by se například stala černou dírou, kdyby objekt velikosti arašídu měl svou hmotnost.
3 Černé díry mohou plodit nové vesmíry
Myšlenka, že černé díry mohou plodit nové vesmíry, se zdá absurdní (zvláště proto, že si stále nejsme jisti existencí jiných vesmírů). Vědci však takové teorie aktivně rozvíjejí.
Velmi zjednodušená verze jedné z těchto teorií je následující. Náš svět má mimořádně příznivé podmínky pro vznik života v něm. Kdyby se některá z fyzikálních konstant byť jen nepatrně změnila, nebyli bychom na tomto světě. Jedinečnost černých děr převyšuje obvyklé fyzikální zákony a mohla by (alespoň teoreticky) dát vzniknout novému vesmíru, který by byl odlišný od toho našeho.
4 Černé díry z vás (a čehokoli) mohou udělat špagety
Černé díry protahují objekty, které jsou blízko nich. Tyto předměty začínají připomínat špagety (dokonce existuje speciální termín – „špagetifikace“).
To je způsobeno tím, jak funguje gravitace. V tuto chvíli jsou vaše nohy blíže středu Země než vaše hlava, takže jsou přitahovány silněji. Na povrchu černé díry začne rozdíl v gravitaci působit proti vám. Nohy jsou přitahovány ke středu černé díry stále rychleji, takže horní polovina trupu s nimi nemůže držet krok. Výsledek: špagetování!
5 Černé díry se časem vypařují
Černé díry nejen pohlcují hvězdný vítr, ale také se vypařují. Tento jev byl objeven v roce 1974 a dostal jméno Hawkingovo záření (po Stephenu Hawkingovi, který objev učinil).
V průběhu času může černá díra spolu s tímto zářením odevzdat veškerou svou hmotu do okolního prostoru a zmizet.
6 Černé díry zpomalují čas kolem nich
Jak se přibližujete k horizontu událostí, čas se zpomaluje. Abychom pochopili, proč se to děje, musíme se obrátit na „paradox dvojčat“, myšlenkový experiment často používaný k ilustraci základních principů Einsteinovy obecné teorie relativity.
Jedno z dvojčat zůstává na Zemi, zatímco druhé odlétá na vesmírnou cestu a pohybuje se rychlostí světla. Po návratu na Zemi dvojče zjišťuje, že jeho bratr zestárnul více než on, protože při pohybu rychlostí blízkou rychlosti světla plyne čas pomaleji.
Když se přiblížíte k horizontu událostí černé díry, budete s takovou hýbat vysoká rychlostže se ti čas zpomalí.
7 Černé díry jsou nejvyspělejší elektrárny
Černé díry generují energii lépe než Slunce a jiné hvězdy. Je to kvůli tomu, co se kolem nich točí. Při překonání horizontu událostí velkou rychlostí se hmota na oběžné dráze černé díry zahřeje na extrémně vysoké teploty. Toto se nazývá záření černého tělesa.
Pro srovnání, při jaderné fúzi se 0,7 % hmoty přemění na energii. V blízkosti černé díry se 10 % hmoty stává energií!
8 Černé díry deformují prostor kolem sebe
Prostor si lze představit jako nataženou gumičku s nakreslenými čarami. Pokud na talíř položíte předmět, změní svůj tvar. Černé díry fungují stejně. Jejich extrémní hmota k sobě přitahuje vše, včetně světla (jehož paprsky by se v pokračování analogie daly nazvat čáry na talíři).
9 Černé díry omezují počet hvězd ve vesmíru
Hvězdy vznikají z plynových mračen. Aby mohla začít tvorba hvězd, musí se mrak ochladit.
Záření z černých těles brání ochlazení oblaků plynu a brání vzniku hvězd.
10 Teoreticky se černou dírou může stát jakýkoli objekt
Jediný rozdíl mezi naším Sluncem a černou dírou je síla gravitace. Ve středu černé díry je mnohem silnější než ve středu hvězdy. Pokud by bylo naše Slunce stlačeno na průměr asi pět kilometrů, mohla by to být černá díra.
Teoreticky se černou dírou může stát cokoliv. V praxi víme, že černé díry vznikají pouze v důsledku kolapsu obrovských hvězd, přesahujících hmotnost Slunce 20-30krát.
