Δες την πρώτη εικόνα της μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία μας!

Ο πλανήτης μας βρίσκεται σε ένα μάλλον μικρό ηλιακό σύστημα και περιφέρεται γύρω από έναν μικρού μεγέθους αστέρα, τον οποίο βλέπουμε στον ουρανό κάθε μέρα, τον Ήλιο. Αυτός με τη σειρά του βρίσκεται μέσα σε έναν βραχίονα του σπειροειδούς γαλαξία μας, τον οποίο οι αγγλόφωνοι ονομάζουν "Milky Way". Όπως σχεδόν όλοι οι γαλαξίες που έχουμε παρατηρήσει με τηλεσκόπια, έτσι και ο δικός μας έρχεται "εξοπλισμένος" με μια τεράστια μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Μόλις πριν λίγες ώρες το "Event Horizon Telescope" έδωσε στη δημοσιότητα την πρώτη πραγματική απεικόνιση αυτής της μαύρης τρύπας!

Πού είναι η μαύρη τρύπα

Από τη δική μας οπτική γωνία, δηλαδή την οπτική γωνία της Γης, η μαύρη τρύπα αυτή "πέφτει" πάνω στον αστερισμό του Τοξότη, συγκεκριμένα στο Α του Τοξότη, κοντά στο όριο μεταξύ των αστερισμών Τοξότη και Σκορπιού. Στην αστρονομία η μαύρη τρύπα ονομάζεται Τοξότης A* (Sgr A*). Βέβαια, λόγω της ύπαρξης τεράστιων ποσοτήτων διαστρικής σκόνης και αερίων μεταξύ της Γης και Sgr A*, δεν είναι ορατή στα μήκη κύματος που μπορούμε να δούμε με το ανθρώπινο μάτι. Μπορούμε, όμως, να κάνουμε παρατηρήσεις σε άλλα μήκη κύματος, τα οποία δεν επηρεάζονται από διαστρική σκόνη, και συγκεκριμένα στο φάσμα των ραδιοκυμάτων. Ως εκ τούτου, το Α του Τοξότη ήταν άγνωστο μέχρι πριν 90 περίπου χρόνια, όταν κατασκευάστηκαν τα πρώτα ραδιοτηλεσκόπια.

Τι είναι το Event Horizon Telescope

Το Event Horizon Telescope έγινε ευρέως γνωστό για πρώτη φορά πριν τρία χρόνια, όταν έδωσε στη δημοσιότητα την πρώτη "φωτογραφία" μαύρης τρύπας, η οποία όμως βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία M87 (Μ87*), ο οποίος με τη σειρά του βρίσκεται περίπου 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη, ενώ η μαύρη τρύπα στο κέντρο του είναι πολύ μεγαλύτερη, "ζυγίζοντας" περίπου 6,5 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. Η "φωτογραφία" αυτή έγινε διάσημη μέσα σε λίγα λεπτά, κάνοντας και το Event Horizon Telescope πασίγνωστο. Αν και έχει ενικό στο όνομά του, το EHT δεν είναι "ένα" τηλεσκόπιο, αλλά ένα εικονικό τηλεσκόπιο το οποίο χρησιμοποιεί δεδομένα από ραδιοτηλεσκόπια, τα οποία βρίσκονται σε σχεδόν όλες τις ηπείρους της Γης! Συγκεκριμένα, υπάρχουν ραδιοτηλεσκόπια στη βόρεια και στη νότια Αμερική, στην Ευρώπη, στην Χαβάη, αλλά και στην Ανταρκτική! Μέσω του συνδυασμού των δεδομένων όλων αυτών των τηλεσκοπίων, είναι δυνατή η "σύνθεση" των δεδομένων με κατάλληλους μαθηματικούς υπολογισμούς, δίνοντας μια πολύ μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα απ' ότι το κάθε ένα τηλεσκόπιο μόνο του.

Τι βλέπουμε στην εικόνα

Η πιο συνηθισμένη απορία είναι "πώς γίνεται να βλέπουμε μια μαύρη τρύπα;". Καλή ερώτηση! Μια οποιαδήποτε μαύρη τρύπα θα ήταν πρακτικά αθέατη, όντως. Συνήθως, όμως, οι μαύρες τρύπες έχουν στα πέριξ ύλη, είτε υπό τη μορφή μεσοαστρικής σκόνης και αερίων, είτε από κάποιο άλλο ουράνιο σώμα, πχ κάποιο αστέρι, που είχε την ατυχία να βρεθεί κοντά. Η μαύρη τρύπα, λοιπόν, ξεκινά να "ρουφά" την ύλη αυτή, η οποία σχηματίζει μια επίπεδη "δίνη" γύρω από τη μαύρη τρύπα. Καθώς η ύλη αυτή επιταχύνεται συνεχώς, καθώς πλησιάζει όλο και περισσότερο την μαύρη τρύπα, υπερθερμαίνεται και αρχίζει και ακτινοβολεί! Ακριβώς αυτή την ακτινοβολία είναι που καταγράφουν τα ραδιοτηλεσκόπια του EHT.

Πώς έγινε η "λήψη"

Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του δικού μας γαλαξία, η Sgr A*, είναι σαφώς μικρότερη από αυτήν του M87*, με μάζα περίπου 4 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ηλίου (μόλις). Βέβαια, η απόσταση του M87 είναι περίπου 2000 φορές μεγαλύτερη, επομένως από την Γη και τα δύο φαίνονται με παρόμοιο μέγεθος. Για την ακρίβεια, το EHT έπαιρνε "λήψεις" και από τα δύο σώματα από το 2017. Επέλεξαν να δημοσιοποιήσουν πρώτα την M87* διότι η μαύρη τρύπα αυτή είναι πολύ πιο μεγάλη, κάτι που σημαίνει πως η "όψη" της αλλάζει πολύ πιο αργά, διότι η ύλη που πέφτει μέσα της έχει πολύ μεγαλύτερη τροχιά! Αντιθέτως, η Sgr A* είναι περίπου 1600 φορές μικρότερη, το οποίο σημαίνει πως η ύλη περιστρέφεται γύρω της πολύ γρηγορότερα. Αυτό σημαίνει πως, για να βγει μια καθαρή "λήψη", οι επιστήμονες δεν είχαν την πολυτέλεια να πάρουν λήψεις μέσα σε μέρες, όπως στην M87*, αλλά είχαν στη διάθεσή τους λίγα λεπτά, μιας και η όψη της Sgr A* άλλαζε σημαντικά μέσα σε ένα πεντάλεπτο!

Πώς μπορούμε να είμαστε σίγουροι

Μια από τις πιο συχνές "αμφιβολίες" που ακούγονται είναι το πώς μπορούμε να είμαστε σίγουροι πως αυτό που βλέπουμε στην "φωτογραφία" ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα. Λογική αμφιβολία, την οποία προφανώς έχουν σκεφτεί ήδη οι επιστήμονες. Για να είναι σίγουροι, λοιπόν, έκαναν χιλιάδες εξομοιώσεις (σε υπερυπολογιστές) του πώς θα φαίνεται η Sgr A*, "πειράζοντας" διάφορες παραμέτρους, όπως την κλίση του άξονα περιστροφής ή την ταχύτητα περιστροφής, δημιουργώντας μια "βιβλιοθήκη" εκατοντάδων υποτιθέμενων μαύρων τρυπών. Όλες οι εξομοιώσεις έγιναν με βάση την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αινστάιν του Αινστάιν, αλλά και τα πιο σύγχρονα μοντέλα για το πώς συμπεριφέρεται η ύλη γύρω από μια μαύρη τρύπα. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τις καταγραφές του EHT και μάλιστα επιβεβαίωσαν, για μια ακόμη φορά, τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Ταυτοχρόνως, μέσα από τις εξομοιώσεις, οι επιστήμονες μπόρεσαν να καταλάβουν γρήγορα το τι βλέπουν!

Τι μάθαμε από τη "φωτογραφία"

Το πρώτο πράγμα που "μάθαμε" ήταν το ότι η μαύρη τρύπα όντως υπάρχει! Ναι, υπήρχαν και διάφορες θεωρίες για το ότι θα μπορούσε να μην υπάρχει μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας και αυτό που είχαμε παρατηρήσει μέχρι τώρα ήταν φαινόμενα άλλου είδους. Η "φωτογραφία" αποδεικνύει πέραν πάσης αμφιβολίας πως το κέντρο του Γαλαξία διαθέτει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Επίσης μάθαμε πως η μαύρη τρύπα του γαλαξία μας δεν περιστρέφεται με τον άξονα περιστροφής κάθετο στο γαλαξιακό επίπεδο αλλά σχεδόν κάθετα και σχεδόν "κοιτάει" τη Γη! Παράλληλα, υπάρχουν πολλά πράγματα που μπορούμε να μάθουμε στο εγγύς μέλλον, μετά την περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων.

Γιατί τώρα;

Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα μπορεί να οπτικοποιηθεί μέσα από μερικά tweets που έκαναν κάποιοι επιστήμονες, μετά την ανακοίνωση. Για παράδειγμα, μπορούμε να δούμε την εικόνα του Α του Τοξότη, όπως το βλέπει το Hubble, το γνωστό διαστημικό τηλεσκόπιο, ένα από τα καλύτερα οπτικά τηλεσκόπια:

Από αυτή την εικόνα, η μεγέθυνση που περιέχει το Α του Τοξότη φαίνεται εδώ:

Και σε αυτό το animation μπορούμε να δούμε το μέγεθος της μαύρης τρύπας σε σύγκριση με ένα pixel της προηγούμενης εικόνας:

Όπως γίνεται φανερό, ακόμη και το Hubble δεν έχει την ικανότητα να καταγράψει ένα τέτοιο ουράνιο σώμα από τέτοια απόσταση. Για την ακρίβεια, θα χρειαζόταν ένα τηλεσκόπιο με διακριτική ικανότητα αρκετές χιλιάδες φορές μεγαλύτερη. Αλλά και πάλι, όπως είπαμε πιο πάνω, η μαύρη τρύπα "κρύβεται" πίσω από πέπλα σκόνης και αερίων τα οποία δεν επιτρέπουν στο ορατό φως να φτάσει μέχρι εμάς. Τα ραδιοτηλεσκόπια, όμως, παρατηρούν άλλες συχνότητες και είναι σε θέση να "δουν" τη μαύρη τρύπα, ακόμη και πίσω από την ύλη που μπλοκάρει το ορατό φως. Επίσης, η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει επιτρέψει τη σύνθεση όλων των δεδομένων, τα οποία είναι πολλές χιλιάδες terabytes, και τα οποία πρέπει να συλλεχθούν με εξωπραγματική ακρίβεια, να μεταφερθούν σε ειδικά κέντρα επεξεργασίας και ύστερα να γίνει η σύνθεσή τους, με ειδικούς αλγόριθμους. Κάτι τέτοιο δεν ήταν εφικτό μέχρι πρότινος.

Σε κάθε περίπτωση, πρόκειται για ένα τιτάνιο έργο, τεράστιας επιστημονικής σημασίας, το οποίο αναμένεται να έχει μεγάλες επιπτώσεις στην επιστήμη. Αν όλα αυτά σου φάνηκαν ενδιαφέροντα και θα ήθελες να μάθεις περισσότερα, στο Public.gr μπορείς να βρεις πολλά επιστημονικά βιβλία αλλά και βιβλία εκλαϊκευμένης επιστήμης, για να πλουτίσεις τις γνώσεις σου!