Dolgo in skrbno delo znanstvenikov po vsem svetu je ustvarilo prvo neposredno podobo obzorja dogodkov črne luknje, supermasivne pošasti, imenovane M87.
Ta slika je potrdila številne naše ideje o črnih luknjah.
Toda znanost se ni ustavila, ko se je pojavila fotografija. Znanstveniki so izvedli izračune na podlagi tega, kar so izvedeli o M87, skupaj s splošno relativnostjo, da bi nadalje napovedali, kako bomo nekega dne podrobno videli te predmete.
Črne luknje so neverjetno gravitacijsko intenzivne. Ne samo, da so tako masivni, da je celo svetlobna hitrost prepočasna, da bi se izognili gravitacijskemu vlečenju, temveč tudi upogibajo pot svetlobe okoli sebe, onkraj obzorja dogodkov.
Če se prehajajoči foton preveč približa, bo v orbiti okoli črne luknje. Tako nastane tako imenovani “fotonski obroč” ali “fotonska krogla”, popoln svetlobni obroč, ki naj bi obkrožal črno luknjo vzdolž notranjega roba akrecijskega diska, vendar zunaj obzorja dogodkov.
Znana je tudi kot najbolj stabilna notranja orbita in jo lahko vidite na spodnji sliki, ki jo je leta 1978 ustvaril astrofizik Jean-Pierre Luminet.
(Jean-Pierre Luminet)
Modeli okolja črne luknje kažejo, da bi moral fotonski obroč ustvariti zapleteno podkonstrukcijo, sestavljeno iz neskončnih svetlobnih obročev – podobno kot učinek, ki ga vidite v neskončnem ogledalu.
“Podoba črne luknje dejansko vsebuje ugnezdene vrste obročev,” je pojasnil astrofizik Michael Johnson iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziko.
“Vsak zaporedni obroč ima približno enak premer, vendar postaja vse bolj” oster “, ker se njegova svetloba večkrat zavrti okoli črne luknje, preden pride do opazovalca.”
(Teleskop Horizon Event)
Na tej zgodovinski prvi fotografiji M87 (zgoraj) vidimo pritrdilni disk – svetleč oranžno-zlat kos. Črni del v sredini je senca črne luknje. Fotonske krogle dejansko ne moremo videti, ker ločljivost ni dovolj visoka, da bi jo razločila, vendar mora biti nameščena vzdolž roba sence črne luknje.
Če bi ga lahko videli, bi nam ta prstan povedal zelo pomembne stvari o črni luknji. Velikost obroča nam lahko pove maso, velikost in hitrost črne luknje. Lahko jih prepoznamo po akrecijskem disku, a obroč fotona bi nam omogočil nadaljnjo omejitev podatkov za natančnejše meritve.
“Vsak obroč je sestavljen iz fotonov, ki so lečni na zaslon opazovalca, potem ko jih je zbrala fotonska lupina od koder koli v vesolju,” pišejo raziskovalci v svojem prispevku.
Zato v idealiziranem okolju brez absorpcije vsak obroč vsebuje ločeno eksponentno popačeno sliko celotnega vesolja, pri čemer vsak naslednji obroč zajema vidno vesolje. Skupaj je komplet podoben filmskim posnetkom, ki zajemajo zgodovino vidnega vesolja, gledano iz črne luknje. '
Tako sta Johnson in njegova ekipa s simulacijami ugotovila, ali je mogoče v prihodnjih opazovanjih zaznati fotonske obroče. Ugotovili so, da je to mogoče storiti, čeprav ne bi bilo enostavno.
Posnetek M87 je bil podvig iznajdljivosti in sodelovanja. Teleskopi po vsem svetu so skupaj ustvarili zelo dolg osnovni interferometer, imenovan teleskop za horizont dogodkov, kjer je mogoče izračunati natančne razdalje in časovne razlike med teleskopi v nizu, da se njihova opazovanja zlepijo. To je – v zelo, zelo preprostih izrazih – kot bi imeli en teleskop, velik kot Zemlja.
“Kar nas je res presenetilo, je, da so ugnezdeni obročki s prostim očesom skoraj nevidni na slikah – tudi v popolnih slikah -, vendar so močni in jasni signali za nize teleskopov, imenovane interferometri,” je dejal Johnson.
Študija je bila objavljena v reviji Science Advances.
Viri: Foto: Fotoni, ki krožijo okoli črne luknje. (Nicole R. Fuller / NSF)
