Dáta z EHT teleskopu (Event Horizont Telescope) dávajú vedcom novú predstavu o monštre zvanom mliečna dráha. Vďaka týmto dátam máme prvýkrát bližší pohľad na čiernu dieru.

Sústava rádiových teleskopov, ktoré sú rozmiestnené okolo Zeme a nazývame ho EHT (Event Horizont Telescope), Sa zameral na pár gigantov. Sagittarius A je super masívna čierna diera v strede mliečnej dráhy, a na ešte väčšie čiernu dieru vzdialenú 53,5 miliónov svetelných rokov v galaxii M87. V apríli 2017 sa observatória spojili v pozorovaní hraníc čiernych dier, kde je tak silná gravitačná sila, že ani svetelné lúče ju nedokážu opustiť. Takmer po dvojročnom porovnávanie dát potom vedci publikovali prvé získané snímky týchto pozorovaní. Teraz už vedci dúfajú, že nám nové snímky môžu povedať viac o čiernych dierach.

Ako skutočne čierna diera vyzerá?

Čierne diery sú naozaj hodné svojho mena. Obrovská gravitačné beštie neemituje žiadne svetlo v žiadnej časti elektromagnetického spektra, takže sami o sebe akoby neexistovali. Ale astronómovia vedia, že tam niekde sú kvôli určitému typu ich sprievodu. Tak ako ich gravitačná sila pulzuje v hviezdnom plynu a prachu, tak sa okolo nich utvára hmota v tvare rotujúceho akrečního disku s ich navzájom srážejícími sa atómy. Táto činnosť emituje "biele horúco" a vysiela röntgenové a ďalšie vysoko energetická žiarenia. Najviac "nenávisťou" nasýtené čiernej diery potom ožarujú všetky hviezdy v okolitých galaxií.

Predpokladá sa, že na obrazu z EHT teleskopu Sagittario A v oblasti mliečnej dráhy, tiež zvaný SGR A, bude mať na svojom sprievodnom akrečnom disku jasného materiálu, tieň čiernej diery. Počítačová simulácia a zákony gravitačné fyziky dávajú astronómom dosť dobrú predstavu, čo môžu očakávať. Kvôli vysokej gravitačnej sile v blízkosti čiernej diery, bude akréčny disk deformovaný v okolí horizonte prstenca a za čiernou dierou bude tento materiál viditeľný. Vzniknutý obraz bude pravdepodobne asymetrický. Gravitácia ohne svetlo z vnútornej časti disku smerom k Zemi silnejšie, než vonkajšiu časť a urobí časť prstenca svetlejšie.

Platí zákony všeobecné zákony relativity v okolí čiernej diery?

Presný tvar prstenca možno môže vyriešiť najviac frustrujúca pat v teoretickej fyzike. Dva piliere vo fyzike je Einsteinova teória všeobecnej relativity, ktorá ovláda masívne a gravitačne silné objekty ako je čierna diera a kvantová mechanika, ktorá ovláda podivný svet subatomárnych častíc. Každá teória pracuje vo svojej vlastnej doméne. Ale nemôžu fungovať spoločne.

Fyzička Lia Medeiros z University of Arizona v Tucsone hovorí:

"Všeobecná relativita a kvantová fyzika sú voči sebe nekompatibilné. Ak sa všeobecná relativita aplikuje v oblasti čiernej diery, potom to môže znamenať posun vpred pre teoretikmi fyziky ".

Pretože sú čierne diery najextrémnejšie gravitačné prostredie vo vesmíre, tak sú najlepším prostredím pre záťažový test gravitačné teórie. Je to ako vrhanie teórií proti múru a očakávania či a ako jej zbúrajú. Ak platia všeobecné teórie relativity, tak vedci očakávajú, že čierna diera bude mať konkrétne tieň a teda kruhový tvar, ak Einsteinova teória nebude platiť, potom bude mať tieň iný tvar. Lia Medeiros a jej kolegovia aplikovali počítačovú simuláciu na rôznych tieňoch 12 000 čiernych dier, ktoré by sa mohli líšiť od Einsteinových teórií.

L. Mederios hovorí:

"Ak nájdeme niečo rozdielneho (alternatívy teórií gravitácie), tak to bude ako vianočný darček."

Dokonca aj malá odchýlka od všeobecnej teórie relativity by pomohla astronómom kvantifikovať to, čo vidí od toho, čo očakávajú.

Obklopujú mŕtve hviezdy zvanej pulzary čiernu dieru v mliečnej dráhe?

Iný spôsobom na vyskúšanie všeobecnej teórie relativity v okolí čiernych dier, je pozorovať ako sa hviezdy okolo nich pohybujú. Keď svetlo z hviezd preteká v poli extrémnej príťažlivosti čiernej diery v jej blízkosti, tak sa svetlo "naťahuje" a tým sa nám javí červenšie. Tento proces nazývaný "červený, gravitačné posun", a všeobecnou teóriou relativity bol predpokladaný. V minulom roku ho astronómovia pozorovali v blízkosti oblasti SGRAM. Až potiaľ dobrá správa pre Einsteinovu teóriu. Ešte lepší spôsob na potvrdenie tohto javu je urobiť tú istú skúšku na Pulsar, ktoré rýchlo rotujú a vymetajú hviezdnu oblohu lúče radiácie v pravidelných intervaloch a javí sa nám tak akoby pulzovali.

Červený gravitačné posun by tak narušil pravidelný metronomický chod a ich pozorovaním by mal presnejšie test teórie všeobecnej relativity.

Scott Ranson z Národnej astronomického observatória v Charlottesville hovorí:

"Pre väčšinu ľudí pozorujúci oblasť SGRAM, by bol sen objaviť pulzar, alebo pulzary obiehajúce okolo čiernej diery. Mnoho veľmi zaujímavých a veľmi podrobných testov všeobecnej teórie relativity môžu poskytnúť práve pulzary. "

Napriek starostlivému pozorovanie však nebol zatiaľ nájdený žiadny pulzar obiehajúce v dostatočnej blízkosti oblasti SGRAM. Čiastočne preto, že galaktický prach a plyn rozptyľuje ich lúče a je ťažké je zamerať. Ale EHT poskytuje zatiaľ najlepší pohľad do stredu rádiových vĺn a tak S.Ransom a jeho kolegovia dúfajú, že možno tohto zamerania budú schopní. "Je to ako rybárska expedícia, ktorej šance na úlovok je veľmi malá, ale stojí to zato", dodáva S.Ransom.

Pulsar PSR J1745-2900 (vľavo na ilustračnom obr.) Bol objavený v roku 2013. Obieha presne vo vzdialenosti 150 svetelných rokov okolo čiernej diery v centre galaxie. Je však od nej príliš vzdialený, aby tu mohla prebehnúť presné testy všeobecnej teórie relativity. Už samotná existencia tohto pulzaru dáva astronómom nádej, že pomocou EHT objavia ďalšie a bližšie pulzary bližšie k čiernej diere.

Ako produkujú čiernej diery výtrysky?

Niektoré čierne diery sú hladnými žrútmi a vťahujú masívne množstvo plynu a prachu, zatiaľ čo iné sú vyberaví jedáci. Nikto nevie, prečo tomu tak je. SGRAM sa javí ako úzkostlivý jedlík s prekvapivo temným diskom, napriek hmote, ktorá sa rovná 4 miliónom slnečné hmote. Ďalší cieľ, zameraný pomocou EHT, čierna diera v galaxii M87 je nenásytný žrút. Váži ako 3,5 až 7,22 miliárd sĺnk. A to, okrem ohromného nazhromaždeného akrečního disku vo svojom okolí, z neho tiež prudko tryská prúd nabitých subatomárnych častíc do vzdialenosti 5 000 svetelných rokov.

Thomas Krichbaum inštitútu na rádiovú astronómiu v Bonne hovorí:

"To je trochu protirečenie, myslieť si, že čierna diera vôbec niečo vylučuje."

Ľudia si zvyčajne myslia, že čierna diera iba pohlcuje. Mnoho čiernych dier produkuje výtrysky, ktoré sú dlhšie a širšie než celej galaxie a môžu dosahovať vzdialenosti miliárd svetelných rokov od čiernej diery.

Prirodzená otázka znie, čo to môže byť za mocný zdroj energie, ktorý emituje výtrysky do tak obrovských vzdialeností. Vďaka EHT môžeme konečne prvýkrát stopovať tieto deje. Silu magnetického poľa čiernej diery v galaxii M87 meraním EHT tak dokážeme odhadnúť, pretože sú vo vzťahu k silám výtryskov. Meraním vlastností výtryskov, keď sa nachádzajú v blízkosti čiernej diery, pomáha určiť, odkiaľ výtrysk pochádza - z vnútornej časti jej disku, alebo z inej časti disku alebo zo samotnej čiernej diery.

Tieto pozorovania tiež môžu objasniť, či výtrysky pochádza z čiernej diery, alebo z rýchlo plynúceho materiálu v disku. Pretože výtrysky môžu unášať materiál von z centra galaxie do medzi galaktickej oblasti, potom by to mohlo vysvetliť vplyv na vývoj a rast galaxií. A dokonca, kde sa rodia planéty a hviezdy.

T. Krichbaum hovorí:

"Je dôležité pochopiť vývoj galaxií z raného formovanie čiernych dier do zrodu hviezd a nakoniec aj do zrodu života. To je veľmi veľký príbeh a štúdiami výtryskov čiernych dier len nadrobno dopĺňame malé čiastočky veľké skladačky života. "

Poznámka vydavateľa: Tento príbeh bol aktualizovaný 1.dubna 2019 upresnením hmoty čiernej diery M 87: hmota galaxie je 2,4 triliónov hmoty Slnka. Samotná čierna diera má hmotu ako niekoľko miliárd Sĺnk. Dodatok, simulácia čiernej diery je príklad potvrdenie Einsteinovej teórie všeobecnej relativity, nie jej vyvrátenie.