Епохално откритие в астрономиоята

преди 1 седмица

Никога преди учените не са успявали да снимат най-тъмните точки във Вселената.

Публикация на „The Atlantic“

Границите на най-тъмните точки на Вселената са опасно и невидимо място, където пространството се огъва. В черната дупка гравитацията е толкова силна, че всичко, което се доближава, независимо дали е облак от космическия прах, или цяла пламтяща звезда, бива погълнато и смляно. Светлината потъва покрай точка, откъдето няма връщане, в непознато царство, за което можем  само да си представяме.

Черните дупки звучат като плод на научната фантастика, но те са толкова реални, колкото звездите, планетите и луните и са навсякъде. Милиони и милиони черни дупки са разпръснати из Космоса. И макар да са тайнствени, те могат да бъдат намерени.

Астрономите са установили наличието на черни дупки по спина на звезди и кръжащи пръстени от газ и прах, които се сливат около привидно празно място в пространството. Те са ги намирали и когато са забелязвали ярките маяци от изхвърлени частици. Те дори са ги откривали по гравитационните вълни  – тези слаби трептения, които изкривяват самата тъкан на пространството и времето, когато се сблъскат две черни дупки.

 Но никой досега не беше виждал черна дупка.

В сряда астрономите публикуваха първия директен образ на черна дупка, сглобена от наблюдения на телескопи, разположени по целия свят.

„Видяхме това, което мислехме, че е невидимо“,

казва Шеп Доелман (Shep Doeleman), астроном от Центъра за астрофизика „Харвард-Смитсониън“ (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)   и ръководител на програмата „Телескоп за хоризонта на събитията“
(Event Horizon Telescope) .

Черната дупка се намира в центъра на галактика, известна като Месие 87, наречена на френския астроном от 18 век, който я е открил. Месие е една от най-големите близки галактики. Черната дупка в нейния център има маса, 6.5 милиарда пъти по-голяма от тази на Слънцето.

Фотографското доказателство за наличието на дълготрайна космическа сила е изключително постижение в науката. Месие 87 се намира на около 55 милиона светлинни години от Земята. Електромагнитните излъчвания, идващи оттам – сигналите, чрез които учените се опитват да научат нещо за галактиката, – са се носили  дълго време, преди да достигнат нашата планета. Те датират от време, когато не е имало човешки същества. Но когато са стигнали до хората, те вече са се научили как да се вглеждат в дълбините на Космоса и да правят снимки.

Снимката е вълнуваща, но тя всъщност не улавя самата черна дупка, нито нейното ядро. Астрономите са насочили телескопите си към „хоризонта на събитията“ – невидимата граница, която обгражда всички черни дупки. Когато нещо пресече тази бариера, за него няма връщане. На снимките „хоризонтът на събитията“ хвърля сянка върху яркия горещ газ, който се върти около галактическия център. Това го кара да се загрее и да свети. Черната дупка се появява в силует, като леко удължена топка, оградена от огнен ореол.

Ако снимката изглежда размита по ръбовете, помислете за размера на сянката. Хейно Фалке (Heino Falcke), един от астрономите, участвали в експеримента, прогнозира, че сянката на черната дупка в Месие 87 ще бъде между 20 и 40 микроархсекунди. Това, което трябва да се знае за микроархсекундите, е, че 10 от тях са еквивалентни на размера на монета на Луната, гледана от Земята.

Тези скали правят черните дупки неуловими. Колкото и масивни да са, колкото и мощна да е тяхната гравитация, доскоро те бяха достатъчно тайнствени и много учени се съмняваха дали изобщо съществуват.

Съвременната теория за черните дупки, както много други забележителни познания за гравитацията, води своето начало от Алберт Айнщайн и неговите уравнения за общата относителност, публикувани през 1915 г., които описват гравитацията като изкривяване на пространството и времето. Физикът Карл Шварцшилд се заема с уравненията на Айнщайн и развива собствена идея, основавайки се на принципите на общата теория на относителността – материята може да бъде притисната в една малка точка от безкрайна плътност, известна като сингулярност. Сингулярността ще деформира пространството около нея, създавайки сферичен регион с невидима бариера, от която нищо не може да избяга.

Айнщайн всъщност се противопоставя на тази идея, но през годините се трупат доказателства в нейна подкрепа. През 30-те години на миналия век астрофизикът Субраманян Чандрасекхар, едва 19-годишен, публикува теория за образуването на звездите. С помощта на математически изчисления той показва, че когато изчерпят горивото си и умрат, някои масивни звезди се свиват до плътни обекти, които задържат светлина. Терминът „черна дупка” навлиза в литературата в края на 60-те години и малко след това, в началото на 70-те години, астрономите намират първите доказателства за наличие на черна дупка в съзвездието Лебед. До края на десетилетието те откриват радиосигнал, идващ от супермасивната черна дупка в центъра на нашата собствена галактика, известна като Стрелец.

„Проучваме черни дупки толкова дълго, че понякога е лесно да забравим, че никой от нас не е видял такава“,

казва Франс Кордова, директор на Националната научна фондация на САЩ, която финансира проучванията. Телескопът „Хоризонт на събитията“ (Event Horizon) всъщност обединява 10 телескопа, разположени на четири континента – в Съединените щати, Мексико, Чили, Испания и Антарктика, които са проектирани да сканират Космоса за радиовълни. В продължение на няколко дни през април 2017 г. обсерваториите изследват небето заедно и едновременно, като така създават гигантски телескоп, който е почти с размерите на планета.

Мащабът на наблюденията генерира огромното количество данни – повече от 1000 стойностите, които могат да се съберат на твърд диск. Изследователите прекарват месеци в анализ на данните, търсейки сигнали в шума, и след това ги сглобяват, за да създадат една композирана снимка.

Това е най-силното доказателство за съществуването на черни дупки досега“,

каза Долеман (Doeleman).

Въпреки че теорията на Айнщайн довежда до откриването на черни дупки, учените все още дискутират дали правилата на общата теория на относителността важат там, при екстремните условия, които не се срещат никъде другаде във вселената. Непроверените досега заключения на теорията започват да намират своето потвърждение.
Както предвижда теорията, сянката на „хоризонта на събитията“ се оказа сферична.

Теорията не само предсказва съществуването на сянка, която показва точка без връщане, но и какъв размер и форма трябва да има сянката”,

казва Ферял Озел (Feryal Ozel), астрофизик от Университета в Аризона и член на проекта.

„С нашия тест намерихме първите доказателства за това.“

Експериментът е най-доброто досега наблюдение на може би най-мистериозните обекти във Вселената. Учените все още се чудят какво се случва в непознаваемите дълбини на черните дупки. Колкото и да им се иска, те не могат да надвесят глави, за да хвърлят един поглед там. На „хоризонта на събитията“, точно под огнените ръбове, огромното гравитационно притегляне на черната дупка разтегля материята като дъвка.

„Когато минавате през „хоризонта на събитията“, не бихте го почувствали наистина“,

казва Сара Марков, астрофизик от университета в Амстердам и член на екипа на Event Horizon Telescope.

„Далеч по-навътре ще бъдете раздробени.“

Все пак е по-безопасно да гледате от разстояние, където бездната – противопоставяща се на закона, умопомрачителна, безмилостна – може да бъде уловена в колекция от пиксели.

Оригинално заглавие: „Невероятно изображение на черна дупка в сърцето на галактика“

Етикети: * *