Event Horizon Telescope projekti (Event Horizon Telescope) osalejad, suur võrk raadioteleskoobid, näitasid esimest korda reaalset pilti musta augu varjust - galaktikas Messier 87 (M87) Neitsi tähtkujus.
Korraga toimus üle maailma kuus suurt pressikonverentsi, kus astrofüüsikud raporteerisid rahvusvahelise projekti töö tulemustest.
Üks projekti eestvedajatest Luciano Rezzol märkis, et tekkiv pilt kinnitab sündmuste horisondi olemasolu ehk tõestab Albert Einsteini üldrelatiivsusteooria õigsust.
Teadlased on ühendanud kaheksa pika lainepikkusega raadioteleskoobi võimsuse üle maailma üheks suureks interferomeetriga raadioteleskoobiks, kuna raadioteleskoopide võrk sobib sellisteks vaatlusteks kõige paremini. Raadioteleskoobid asuvad eelkõige Prantsusmaal, Tšiilis, Hawaii saarel, lõunapoolus. Teleskoop Event Horizon on oma nime saanud musta auku ümbritseva aegruumi serva järgi, mida tuntakse tagasitulekupunktina.
Kuhu teleskoop vaatas?
Supermassiivsete mustade aukude naabruskonna uurimiseks iga galaktika keskmes suunasid teadlased raadioteleskoopide võrgu kahele objektile - Sagittarius A *, kompaktsele ja eredale raadiokiirgusallikale, mis asub meie Linnutee galaktika keskel kaugel. Maast umbes 26 tuhande valgusaasta kaugusel ja veel ühes mustas augus - elliptilise galaktika Messier 87 (M87) keskel Neitsi tähtkujus, see asub Maast 55 miljoni valgusaasta kaugusel. M87 galaktika must auk on umbes 6,5 miljardit korda raskem kui Päike ja tuhat korda raskem kui Sagittarius A*.
Pidevad vaatlused jätkusid 2017. aasta aprillis 10 päeva. Iga teleskoop kogus 500 TB teavet. Teadlastel kulus saadud andmete dešifreerimiseks ja analüüsimiseks kaks aastat. Vaatluste tulemuste uurimisel kasutasid teadlased Heistacki observatooriumi (MIT, USA) ja Bonnis (Saksamaa) Max Plancki raadioastronoomia instituudi superarvuteid.
Populaarkultuuri kuulsaim musta augu kujutis oli Gargantua kujutis filmis Interstellar. USA astrofüüsik Kip Thorne, kes sai Nobeli preemia gravitatsioonilainete avastamise eest, vastutas mustast august visuaalse pildi loomise ja selle teadusliku usaldusväärsuse eest. Filmis on pilt täis detaile ja optilisi efekte.
Arvatakse, et must auk on nii tugeva gravitatsiooniga objekt, et isegi valgus ei saa sellest lõpmatusse kaugusse eemalduda ja ükski keha ei pääse mustast august välja. Selliste objektide kontseptsioon on seotud tänapäevase gravitatsioonikäsitlusega, Einsteini üldise relatiivsusteooriaga ja gravitatsiooni kujutamisega selles aegruumi kõveruse kaudu.
Mida astrofüüsikud teada tahtsid
Eeldati, et teleskoopide ühistöö aitab näha musta augu varju. Mõõtmised võimaldavad testida üldist relatiivsusteooriat ja saada järjekordne tõend mustade aukude olemasolu kohta. Mustad augud jäävad hüpoteetilisteks, kuid astronoomid ei kahtle nende olemasolus. Nende olemasolu kohta on juba saadud suur hulk kaudseid tõendeid, alates lähedaste binaarsüsteemide vaatlustest kuni gravitatsioonilaineteni. Esimese teaduslikult põhjendatud pildi mustast august sai prantsuse astrofüüsik Jean-Pierre Luminet 1979. aastal.
Otseseid mustade aukude vaatlusi pole aga veel eksisteerinud – mustad augud on väikesed, kuid samas väga kaugel.
Teadlased soovisid ka välja selgitada, miks mõned mustad augud on kolossaalsete kiirgusallikate – kvasarite – keskused, samas kui teised, sealhulgas Ambur A *, käituvad rahulikult. Lisaks võivad üksikasjalikud vaatlused aidata testida eksootilisi hüpoteese, näiteks ussiaugu hüpoteese.
Mustad augud on ainsad kosmilised kehad, mis on võimelised gravitatsiooni abil valgust ligi tõmbama. Need on ka universumi suurimad objektid. Tõenäoliselt ei tea me niipea, mis toimub nende sündmuste horisondi (tuntud kui "punkti, kust pole tagasipöördumist") lähedal. Need on meie maailma kõige salapärasemad paigad, millest hoolimata aastakümneid kestnud uurimistööst on seni väga vähe teada. See artikkel sisaldab 10 fakti, mida võib nimetada kõige intrigeerivamaks.
1 Mustad augud ei ima ainet endasse.
Paljud inimesed peavad mustast august omamoodi "kosmilist tolmuimejat", mis tõmbab ümbritsevasse ruumi. Tegelikult on mustad augud tavalised kosmoseobjektid, millel on erakordselt tugev gravitatsiooniväli.
Kui Päikese asemele tekiks sama suur must auk, ei tõmbuks Maa sissepoole, ta pöörleks samal orbiidil nagu praegu. Mustade aukude lähedal asuvad tähed kaotavad osa oma massist tähetuule kujul (seda juhtub iga tähe olemasolu ajal) ja mustad augud neelavad ainult seda ainet.
2 Mustade aukude olemasolu ennustas Karl Schwarzschild
Karl Schwarzschild oli esimene, kes rakendas Einsteini üldist relatiivsusteooriat, et õigustada "punkti, kust pole tagasipöördumist". Einstein ise ei mõelnud mustadele aukudele, kuigi tema teooria võimaldab nende olemasolu ennustada.
Schwarzschild tegi oma ettepaneku 1915. aastal, vahetult pärast seda, kui Einstein avaldas oma üldise relatiivsusteooria. Siis tekkis termin "Schwarzschildi raadius", väärtus, mis ütleb teile, kui palju peate objekti kokku suruma, et muuta see mustaks auguks.
Teoreetiliselt võib piisava kokkusurumise korral saada mustaks auguks kõik. Mida tihedam on objekt, seda tugevama gravitatsioonivälja see loob. Näiteks muutuks Maa mustaks auguks, kui maapähkli suurusel objektil oleks oma mass.
3 mustad augud võivad tekitada uusi universumeid
Mõte, et mustad augud võivad tekitada uusi universumeid, tundub absurdne (eriti kuna me pole ikka veel kindlad teiste universumite olemasolus). Sellegipoolest arendavad teadlased selliseid teooriaid aktiivselt.
Ühe sellise teooria väga lihtsustatud versioon on järgmine. Meie maailmas on erakordselt soodsad tingimused elu tekkeks selles. Kui mõni füüsikaline konstant muutuks vähegi, ei oleks me selles maailmas. Mustade aukude singulaarsus tühistab tavalised füüsikaseadused ja võib (vähemalt teoreetiliselt) tekitada uue universumi, mis erineks meie omast.
4 mustad augud võivad muuta teid (ja kõike) spagettideks
Mustad augud venitavad nende lähedal asuvaid objekte. Need esemed hakkavad meenutama spagette (seal on isegi spetsiaalne termin - "spagetistamine").
See on tingitud gravitatsiooni toimimisest. Hetkel on su jalad Maa keskpunktile lähemal kui pea, seega tõmmatakse neid tugevamini. Musta augu pinnal hakkab gravitatsiooni erinevus teile vastu töötama. Jalad tõmbavad üha kiiremini musta augu keskpunkti, nii et torso ülemine pool ei suuda nendega sammu pidada. Tulemus: spagetistumine!
5 mustad augud aurustuvad aja jooksul
Mustad augud mitte ainult ei neela tähetuult, vaid ka aurustuvad. See nähtus avastati 1974. aastal ja seda nimetati Hawkingi kiirguseks (avastuse teinud Stephen Hawkingi järgi).
Aja jooksul võib must auk anda kogu oma massi ümbritsevasse ruumi koos selle kiirgusega ja kaduda.
6 Mustad augud aeglustavad aega nende ümber
Sündmushorisondile lähemale jõudes aeg aeglustub. Et mõista, miks see juhtub, tuleb pöörduda "kaksikute paradoksi" poole, mis on mõtteeksperiment, mida sageli kasutatakse Einsteini üldise relatiivsusteooria põhitõdede illustreerimiseks.
Üks kaksikvendadest jääb Maale, teine aga lendab kosmosereisile, liikudes valguse kiirusel. Maale naastes leiab kaksik, et vend on temast rohkem vananenud, sest valguse kiirusele lähedase kiirusega liikudes kulgeb aeg aeglasemalt.
Musta augu sündmuste horisondile lähenedes liigute sellisega suur kiirus see aeg aeglustub teie jaoks.
7 Mustad augud on kõige arenenumad elektrijaamad
Mustad augud toodavad energiat paremini kui Päike ja teised tähed. See on tingitud nende ümber keerlevast asjast. Sündmushorisondi suurel kiirusel ületades kuumeneb musta augu orbiidil olev aine ülikõrgetele temperatuuridele. Seda nimetatakse musta keha kiirguseks.
Võrdluseks, tuumasünteesi käigus muutub 0,7% ainest energiaks. Musta augu lähedal muutub 10% ainest energiaks!
8 Mustad augud koolutavad nende ümber ruumi
Ruumi võib mõelda kui venitatud kummipaela, millele on joonistatud jooned. Kui asetate eseme taldrikule, muudab see oma kuju. Mustad augud töötavad samamoodi. Nende äärmuslik mass tõmbab enda poole kõik, ka valguse (mille kiiri võiks analoogiat jätkates nimetada joonteks taldrikul).
9 Mustad augud piiravad tähtede arvu universumis
Tähed tekivad gaasipilvedest. Et tähtede teke alata, peab pilv jahtuma.
Mustade kehade kiirgus takistab gaasipilvede jahtumist ja takistab tähtede teket.
10 Teoreetiliselt võib igast objektist saada must auk
Ainus erinevus meie päikese ja musta augu vahel on gravitatsiooni tugevus. See on musta augu keskel palju tugevam kui tähe keskel. Kui meie Päike surutaks kokku umbes viiekilomeetrise läbimõõduga, võib see olla must auk.
Teoreetiliselt võib kõigest saada must auk. Praktikas teame, et mustad augud tekivad ainult tohutute tähtede kokkuvarisemise tagajärjel, mis ületab Päikese massi 20-30 korda.
