Η φωτογραφία μαύρης τρύπας EHT θα μπορούσε να είναι έκρηξη ή αποτυχία για τον Αϊνστάιν

Κάποια στιγμή μέσα στο επόμενο έτος, οι αστρονόμοι αναμένουν να λάβουν την πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας. Στη σκοτεινή καρδιά του Γαλαξία μας κρύβεται η σχετικά μεγάλη μαύρη τρύπα, γνωστή ως Τοξότης Α*. Τα δεδομένα για τη δημιουργία της εικόνας, τα οποία έχουν ληφθεί από ένα παγκόσμιο δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων, επεξεργάζονται αυτήν τη στιγμή σε έναν υπερυπολογιστή στις ΗΠΑ.

Μια μαύρη τρύπα είναι ένας απύθμενος λάκκος στο ύφασμα του χωροχρόνου από τον οποίο τίποτα, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να ξεφύγει. Η φύση, για έναν λόγο που κανείς δεν καταλαβαίνει, φαίνεται να έχει δημιουργήσει δύο διαφορετικούς τύπους μαύρων τρυπών. Υπάρχουν «αστρικής μάζας», που προκύπτουν από την έκρηξη του πυρήνα ενός τεράστιου άστρου σε μια «σουπερνόβα». και υπάρχουν «υπερμεγέθη» με μάζα έως και 50 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. Κανείς δεν γνωρίζει την προέλευση του τελευταίου είδους ή γιατί φαίνεται να κρύβεται σαν μια μαύρη χήρα αράχνη στην καρδιά ουσιαστικά κάθε γαλαξία.

Διαβάστε περισσότερα:

• Τα πιο μυστηριώδη αντικείμενα στο Σύμπαν
• Μαύρες τρύπες:πώς ανακαλύψαμε αυτά τα "σκοτεινά αστέρια";

Οι μαύρες τρύπες είναι μια τεράστια πρόκληση για να «βλέπουν» επειδή – προφανώς – είναι μαύρες και στριμώχνουν τη μάζα τους στον μικρότερο δυνατό όγκο διαστήματος – μια μαύρη τρύπα 10 ηλιακών μαζών, για παράδειγμα, έχει διάμετρο μόλις 60 χιλιόμετρα. Ενώ οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι πολύ μεγαλύτερες από τις μαύρες τρύπες αστρικής μάζας, αλλά υποφέρουν από το πρόβλημα ότι βρίσκονται πολύ μακριά και επομένως φαίνονται επίσης μικρές. Αλλά ο Τοξότης Α* είναι και μεγάλος και σχετικά κοντά – 4,3 εκατομμύρια ηλιακές μάζες και 26.000 έτη φωτός μακριά.

Το Sagittarius A* είναι ο κύριος στόχος του τηλεσκοπίου Event Horizon Telescope (EHT). Αυτή η συλλογή ραδιοφωνικών πιάτων διάσπαρτα σε όλη την υδρόγειο (συμπεριλαμβανομένου ενός στον Νότιο Πόλο), σε συνδυασμό έχουν την ίδια ικανότητα μεγέθυνσης σε ένα ουράνιο αντικείμενο με ένα τηλεσκόπιο μεγέθους Γης.

Το EHT συνέλεξε πραγματικά τα περισσότερα από τα δεδομένα του για τον Τοξότη Α* κατά τη διάρκεια μιας παρατήρησης τον Δεκέμβριο του 2017. Ωστόσο, η εξαγωγή μιας εικόνας είναι μια μακρά και επίπονη διαδικασία. Περιλαμβάνει τη μεταφορά ταινιών δεδομένων από κάθε τηλεσκόπιο σε έναν κεντρικό υπολογιστή ή «συσχετιστή», που ανήκει στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT).

Το βασικό πράγμα που πρέπει να καταλάβετε είναι ότι τα μεμονωμένα πιάτα του EHT μπορούν να θεωρηθούν ως μικροσκοπικά στοιχεία ενός γεμισμένου πιάτου στο μέγεθος της Γης. Όμως, ενώ τα ραδιοκύματα που προσκρούουν σε κάθε στοιχείο ενός γεμάτου πιάτου αντανακλώνται σε μια «εστίαση» όπου συνδυάζονται φυσικά, αυτό δεν συμβαίνει για τα «στοιχεία» του EHT. Αυτή η διαδικασία πρέπει να μιμείται αναπαράγοντας τα σήματα σε έναν υπολογιστή και αναπαράγοντας ακριβώς τις χρονικές καθυστερήσεις που θα υπήρχαν φυσικά μεταξύ τους στο εστιακό σημείο.

Αυτές οι καθυστερήσεις πρέπει να τροποποιηθούν για να ληφθούν υπόψη πράγματα όπως οι διαφορετικές αναταράξεις στην ατμόσφαιρα πάνω από κάθε πιάτο. «Κάθε φορά που προσαρμόζουμε τις παραμέτρους στον τρόπο που συνδυάζουμε δεδομένα από όλο το δίκτυο EHT, χρειάζονται πολλές εβδομάδες», λέει ο επικεφαλής της ομάδας EHT, Shep Doeleman του MIT. «Μπορείτε να το σκεφτείτε σαν ένας αστρονόμος που τροποποιεί την εστίαση σε ένα μόνο τηλεσκόπιο για να οξύνει την εικόνα. Φανταστείτε αν έπρεπε να περιμένετε εβδομάδες μεταξύ κάθε προσαρμογής εστίασης σε ένα οπτικό τηλεσκόπιο για να δείτε αν η εικόνα έγινε πιο ευκρινής!”

Διαβάστε περισσότερα επιστημονικές ανακαλύψεις του 2019:

• Τα στερεότυπα φύλου επηρεάζουν την ανάπτυξη του παιδιού, αλλά βρισκόμαστε στο χείλος μιας αντίδρασης;
• Ποιος κερδίζει όταν λιώνει ο θαλάσσιος πάγος;
• The Digital Silk Road – Το έργο της Κίνας 200 δισεκατομμυρίων δολαρίων

Αν και ο τεράστιος όγκος των δεδομένων είναι τρομακτικός, ο Doeleman λέει ότι αυτός και οι συνάδελφοί του σημειώνουν καλή πρόοδο. "Ελπίζουμε να έχουμε τα πρώτα αποτελέσματα το πρώτο τρίμηνο του 2019."

Ο «ορίζοντας γεγονότων» είναι η φανταστική μεμβράνη που καλύπτει μια μαύρη τρύπα και σηματοδοτεί το σημείο μη επιστροφής για το φως και την ύλη που πέφτει. Περιγράφεται από τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν, τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Οι φυσικοί γνωρίζουν ότι αυτή η θεωρία είναι λανθασμένη επειδή προβλέπει μια άπειρη –και επομένως παράλογη– πυκνότητα για την «ιδιαιτερότητα» στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας. Το μεγάλο ερώτημα είναι:θα επιβεβαιώσει το EHT τον Αϊνστάιν ή – και αυτή είναι η πιο συναρπαστική πιθανότητα – θα αποτύχει να βρει έναν ορίζοντα γεγονότων και έτσι θα δείξει το δρόμο για μια βαθύτερη και καλύτερη θεωρία από αυτή του Αϊνστάιν;

Εκτός από την παρατήρηση του Τοξότη Α*, το EHT παρατηρεί την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον κοντινό «γίγαντα ελλειπτικό γαλαξία», τον M87. Αν και αυτή η μαύρη τρύπα είναι περίπου 7 δισεκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιου – και επομένως περίπου 2.000 φορές μεγαλύτερη από τον Τοξότη Α* – η μεγαλύτερη απόστασή της των 56 εκατομμυρίων ετών φωτός σημαίνει ότι από τη Γη φαίνεται περίπου το μισό της.

Ο στόχος του έργου EHT δεν είναι απλώς η λήψη μεμονωμένων εικόνων των υπερμεγέθων μαύρων οπών στον Γαλαξία μας και στο M87, αλλά η παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο αλλάζουν αυτά τα αντικείμενα. Μέχρι το 2025, όχι μόνο θα πρέπει να έχουμε εικόνες από τους ορίζοντες γεγονότων δύο μαύρων τρυπών, αλλά θα μπορούμε να δούμε πώς έχουν εξελιχθεί χρόνο με το χρόνο.

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard