Jest! Pierwsze zdjęcie czarnej dziury w centrum naszej Galaktyki

Trzeba przyznać, że astronomowie z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) potrafią podgrzać atmosferę. Ostatniego dnia kwietnia podali, że 12 maja ogłoszą “przełomowe odkrycie" dotyczące "centrum Drogi Mlecznej" czyli naszej Galaktyki. Konferencje zwołano w kilku miejscach na Ziemi jednocześnie. Zapowiadało się coś naprawdę ważnego.

Można było się domyślać, co to będzie. Trzy lata temu w podobnych słowach ESO zapowiadało pierwsze zdjęcie czarnej dziury w centrum galaktyki M87 (zwanej też Galaktyką w Pannie) w 2019 roku. Wykonał je Event Horizon Telescope (EHT). Tak naprawdę jest siecią radioteleskopów rozsianych po całym globie. Dzięki ich odległości można uzyskać obrazy o takiej rozdzielczości, jakby czasza teleskopu miała średnicę kuli ziemskiej.

Nie zawiedliśmy się i dziś, 12 maja o trzeciej po południu ujrzeliśmy pierwsze zdjęcie supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej Galaktyki. Niepozorna pomarańczowa plama to pierwszy bezpośredni dowód na jej istnienie. 

Wygląda niemal identycznie, jak ta w galaktyce M87, bowiem wszystkie czarne dziury są do siebie bliźniaczo podobne (z praw fizyki wynika, że mogą różnić się tylko masą, prędkością obrotu i ładunkiem elektrycznym). Jednak dopiero dziś można było porównać dwa obrazy czarnych dziur.

Tajemnicze źródło promieniowania radiowego odkryto w centrum naszej Galaktyki jeszcze w latach 70 ubiegłego wieku. Nazwano je od gwiazdozbioru, w którym leży na niebie, Sagittarius A* (z gwiazdką) - w skrócie SgtA*.

Z obserwacji wynikało, że musi być niezwykle masywny obiekt i (jak na swą masę) niewielki. Takie kryteria spełniają tylko supermasywne czarne dziury. Jednak stwierdzenie, że tak jest w istocie, to trudniejsze zadanie.

Szczegółowe obliczenia masy i rozmiarów SgtA* wykonały zespoły Andrei Ghez i Reiherda Genzela. Oboje otrzymali za to w 2002 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Nawet wtedy Komitet Noblowski nie użył słów "czarna dziura", lecz "zwarty obiekt radiowy" - nikt nie miał pewności, czym rzeczywiście jest.

Czarne dziury to z definicji obiekty tak masywne, że nie może ich opuścić nawet najszybsza rzecz we wszechświecie, czyli światło. Możemy jednak ujrzeć, jak wygląda materia wirująca wokół horyzontu zdarzeń, czyli powierzchni spod której nic się już nie może wydostać.

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury w centrum naszej Galaktyki pochodzi z obserwacji wykonanych przez EHT jeszcze w 2017 roku. Dlaczego widzimy je dopiero teraz?

Pierścień rozświetlonej materii i cień czarnej dziury w galaktyce M87 łatwiej było dostrzec - bo widzimy ją z oddali i z zewnątrz. Od centrum naszej Galaktyki oddziela nas rozżarzony gaz i pył, a do tego w galaktycznym centrum panuje ścisk. Znacznie utrudnia to obserwacje z Ziemi.

Był jeszcze jeden problem. Materia wokół czarnej dziury M87* krąży powoli, więc dysk wokół niej zmienia się w tempie liczonym w tygodniach. "Nasza" czarna dziura jest tysiące razy mniejsza i materia okrąża ją szybciej. Okazało się, że dysk drga raz na kilka minut. By uzyskać jego wyraźny obraz trzystu naukowców pracowało aż pięć lat.

Ich mrówcza praca przyniosła dziś dowód, że Sagittarius A* jest supermasywną czarną dziurą. 27 tysięcy lat świetlnych od nas, w samym sercu naszej Galaktyki ujrzeliśmy cień czarnej dziury o masie 4,15 milionów Słońc i średnicy 22 milionów kilometrów.

Przy okazji zaś rozmiary dysku wirującej materii kolejny raz potwierdziły teorię względności Einsteina. Zdaje egzamin nawet w ekstremalnych warunkach wokół supermasywnych czarnych dziur.