Další úspěch astronomie. Pokochejte se prvním snímkem „naší“ černé veledíry

Přináší to také významné poznatky o fungování těchto kosmických gigantů, o kterých se soudí, že sídlí v jádrech většiny galaxií.

Snímek vytvořili odborníci celosvětového vědeckého týmu „Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration“ na základě dat pořízených globální sítí radioteleskopů sdružených pod hlavičkou EHT.

Vědci už dlouho sledují hvězdy obíhající kolem neviditelného, kompaktního a velmi hmotného tělesa ležícího v centru naší Galaxie. Na základě těchto pozorování usoudili, že objekt pojmenovaný Sagittarius A* (Sgr A*) by zřejmě mohl být černou dírou.

Snímek tak přináší dlouho očekávaný pohled, který je prvním přímým vizuálním důkazem správnosti této domněnky.

Černé díry obecně křiví světlo i čas a z jejich středu se nedostane ven vůbec nic, ani gravitační vlna. A jelikož je černá díra zcela temná, nemůžeme ji spatřit přímo, jak připomínají v tiskové zprávě vědci z organizace ESO, jejímž členem je i Česko - ostatně Astronomický ústav Akademie věd ČR na nový úspěch rovněž upozorňoval.

Zářící plyn okolo však odhaluje neklamné známky její přítomnosti: temnou centrální oblast označovanou jako stín černé díry a jasný prstenec kolem. Záběr zachycuje paprsky světla zakřivené v silném gravitačním poli černé díry, která je zhruba čtyřmilionkrát hmotnější než Slunce.

„Byli jsme překvapeni, jak dobře souhlasí pozorovaná velikost prstence s předpovědí Einsteinovy obecné teorie relativity,“ poznamenal k tomu vědecký pracovník EHT Geoffrey Bower z ústavu pro astronomii a astrofyziku při instituci Academia Sinica se sídlem na Tchaj-wanu.

„Tato bezprecedentní pozorování výrazně zlepšila naše chápání dějů, které se odehrávají v samotném centru naší Galaxie, a přinášejí nový pohled na interakci obřích černých děr s okolím,“ dodal.

Jelikož se černá díra nachází 27 tisíc světelných let od Země, má na obloze asi stejnou úhlovou velikost jako „kobliha na povrchu Měsíce“. Aby ji bylo možné zobrazit, vytvořili experti právě výkonný superteleskop EHT, který propojil osm existujících radioteleskopů na celé planetě. Vznikl tak unikátní virtuální dalekohled o pomyslném průměru srovnatelném se Zemí.

Ačkoli se o výsledcích referuje až teď, projekt EHT sledoval objekt Sagittarius A* po několik nocí během roku 2017 a sbíral data po mnoho hodin, tedy způsobem, který se podobá pořizování fotografií s velmi dlouhou expozicí.

Kromě jiných zařízení se do sestavy EHT zapojily i observatoř ALMA a teleskop APEX pracující v poušti Atacama v Chile, jejichž spoluvlastníkem a spoluprovozovatelem je ESO. Na projektu se podílí také další instituce se svými přístroji: radioteleskop IRAM ve Španělsku a od roku 2018 též pole antén NOEMA ve Francii. Superpočítač, který byl použit ke kombinaci dat získaných EHT, sídlí v Institutu Maxe Plancka v Německu.

„Je úžasné, že ESO hrála po mnoho uplynulých let takto významnou roli při odhalování tajemství černých děr a zejména objektu Sgr A*,“ potěšeně konstatoval generální ředitel ESO Xavier Barcons.

Nový úspěch projektu EHT navazuje na snímek černé díry zveřejněný v roce 2019, ta se nachází v centru asi 55 milionů světelných let vzdálené galaxie Messier 87 (M87) a vědci ji dnes označují M87*. Tehdy se stala vůbec první „vyfocenou“ černou dírou.

Tyto dva objekty jsou si velmi podobné, a to přesto, že černá díra ve středu Mléčná dráhy je více než tisíckrát menší a méně hmotná než M87*. „Máme zde dva různé typy galaxií a dvě černé díry s velmi rozdílnou hmotností, přesto jsou si poblíž okraje překvapivě podobné,“ okomentovala to Sera Markoffová z nizozemské Amsterdamské univerzity.

„To znamená, že při pohledu zblízka řídí jejich chování obecná relativita a odlišnosti pozorovatelné ve větších vzdálenostech musí být důsledkem rozdílných vlastností hmoty, která černé díry obklopuje,“ upřesnila.

Dosáhnout tohoto výsledku však bylo o poznání obtížnější než u M87*, a to přesto, že objekt Sgr A* je mnohem blíže. Vědecký pracovník týmu EHT Chi-kwan Chan z Arizonské univerzity v USA vysvětlil, že to je tím, že plyn v blízkosti černých děr - jak v jádře galaxie M87, tak v případě Sgr A* - se pohybuje stejnou rychlostí: téměř rychlostí světla.

„Ale zatímco v případě M87* mu jeden oběh trvá dny až týdny, u mnohem menší Sgr A* jsou to sotva minuty. Tedy že jasnost a rozložení plynu kolem Sgr A* se měnily během pozorování EHT velmi rychle - bylo to trochu jako pořídit ostrou fotku štěněte honícího si svůj vlastní ocásek,“ připodobnil.

Výzkumníci proto museli vyvinout sofistikované nástroje, které berou v úvahu pohyb plynu kolem černé díry Sgr A*. Zatímco M87* tak byla snadnějším, stabilnějším cílem, kde téměř všechny snímky vypadaly úplně stejně, v případě Sgr A* byla situace úplně jiná. Záběr zachycující Sgr A* je tak průměrem různých snímků, které členové týmu zvolili, aby poprvé zviditelnili obra obývajícího střed Galaxie.

Astronomové zkrátka mají radost, že konečně mají k dispozici snímky dvou supermasivních černých děr zcela rozdílných hmotností, což má přinést příležitost pochopit, v čem jsou podobné a v čem rozdílné.