— Published on 13/04/2019 / Bug.hr.
Sustav radioteleskopa snimio je prvu sliku crne rupe, objavljeno je jučer na konferenciji za medije kolaboracije EHT povodom izlaska čak šest članaka vezanih uz to dugo očekivano iznimno postignuće
Na jednom nedavno održano popularizacijskom predavanju o ekstremnom svemiru, koje sam organizirao i vodio u sklopu ciklusa Priroda uživo, jedno od pitanja iz publike bilo je otprilike ovakvo: "Govorili ste o crnim rupama kao da one stvarno postoje. Jesu li one uopće dokazane?" To je pitanje dobra ilustracija tipičnog stava laika koji je za crne rupe naravno čuo, ali ih prirodno svrstava u domenu znanstvene fantastike.
Da, crne rupe su stvarni fizički objekti. Nisu samo kuriozitet opće teorije relativnosti, trenutačno najbolje i nebrojeno puta potvrđene teorije gravitacije, nego imaju svoje vlastite potvrde. Te su potvrde dosad bile indirektne, no to je za modernu fiziku uobičajeno. Fenomene iz mikrosvijeta i makrosvijeta, sve ono što nije iz naše neposredne okoline, najčešće ne potvrđujemo izravnim opažanjem nego neizravnim učincima koje teorija predviđa, a koji jesu dostupni mjerenjima. Crne rupe smo dosad mogli "vidjeti" zahvaljući rendgenskom zračenju i gama-zračenju koje nastaje u sudarima čestica u njihovoj bliskoj okolini. Također smo ih nedavno "vidjeli" u procesu stapanja zahvaljujući detekciji gravitacijskih valova.
Kako bi područje oko crne rupe izgledalo da ga možemo izravno vidjeti, to su nam dosad dočaravale samo simulacije. Teleskopi nisu bili dovoljno osjetljivi da bi razlučili tako sitne detalje na tako velikim udaljenostima. No, dok se većina ljudi samozadovoljno koprca u blatu svojih predrasuda, i najvažnijima na svijetu smatra religijska i nacionalna pitanja, znanost i tehnologija jure naprijed poput dalekih galaksija. Pa su tako radioteleskopi udruženi u sustav EHT (Event Horizon Telescope) upravo napredovali do one granične osjetljivosti koja je po prvi put u povijesti omogućila izravno snimanje bliskog područja oko jedne crne rupe. Ovo je postignuće usporedivo sa situacijom u kojoj smo prvi put, zahvaljujući razvoju elektronskih mikroskopa, strukturu tvari vidjeli do onih dimenzija u kojima su postali vidljivi obrisi pojedinačnih atoma. Premda fizičarima već dugo ni realnost atoma ni realnost crnih rupa nije upitna ipak je lijepo što te važne prirodne objekte možemo izravno snimiti.
.
Repetitorij crnih rupa
Radi potpunosti, ili iz pedagoških razloga, možemo ponoviti osnovne činjenice o crnim rupama. Crna rupa je područje prostorvremena koje je toliko zakrivljeno da iz njega ništa, pa ni svjetlost, ne može izaći. Zato takav objekt nazivamo crnim. Može, međutim, ući. Zato ga nazivamo rupom. A kad uđe onda poveća masu crne rupe. Tako crne rupe mogu "jesti" okolnu materiju i rasti. Što su masivnije to imaju veću rubnu sferu koju nazivamo horizont događaja. Taj horizont događaja je zamišljena sferna ploha koja dijeli unutrašnjost crne rupe – ono područje bez povratka – od ostatka svemira.
Crna rupa je jedna od kozmičkih bizarnosti koju predviđa opća teorija relativnosti. Druge bizarnosti, koje su dosad potvrđene su ubrzano širenje svemira i gravitacijski valovi. Neke od bizarnosti koje opća teorija relativnosti predviđa, a koje su u tehnološkom smislu zasad u domeni znanstvene fantastike, su crvotočine i vremenski strojevi.
.
Event Horizon Telescope
I najveće crne rupe, one supermasivne u središtima galaksija, su zapravo premale da bi bile opazive s današnjim teleskopima. No postoji način da se tom problemu doskoči. Pojedinačni teleskopi, smješteni na udaljenim dijelovima Zemlje, mogu se povezati u sustav tako da rade kao jedinstveni veliki teleskop. Tako je desetak postojećih radioteleskopa, smještenih na nekoliko kontinenata, povezano u sustav nazvan EHT (Event Horizon Telescope, Teleskop horizonta događaja), prema glavnom cilju projekta – snimanju područja oko crne rupe koje je dovoljno blizu horizonta događaja. Zbog velike zakrivljenosti prostorvremena u tom se području oko crne rupe okolna svjetlost izobličuje na način koje je vrlo karakterističan. Izobličenje se može precizno izračunati, i ono što je najvažnije, može se vidjeti. Ne vidimo dakle samu crnu rupu. Ona je, po definiciji, nevidljiva. Ali vidimo izobličenje okolne svjetlosti. U analogiji s nevidljivim čovjekom iz romana H. G. Wellsa, ne možemo vidjeti samog nevidljivog čovjeka, ali možemo ga "vidjeti" po izobličenju plahte bačene na njega.
.
Sjena supermasivne crne rupe M87
Prva crna rupa koju je Event Horizon Telescope krenuo raskrinkati morala je biti ona koja je što bliža i što veća. Jedna takva je u središtu naše vlastite galaksije. I na nju ETH cilja, ali se radi o malo tvrđem orahu. Naime, gledano sa Zemlje, samo središte naše galaksije dosta je sakriveno plinom i prašinom koji otežavaju opažanje detalja.
Zato je odabran objekt M87, ogromna galaksija u zviježđu Djevica s aktivnom galaktičkom jezgrom u svojem središtu, udaljena oko 50 milijuna svjetlosnih godina, što je za aktivne galaksije malo. Njezina supermasivna crna rupa ima masu od oko 5 milijardi masa Sunca. No, uz svu tu masu horizont događaja ima polumjer od svega 130 astronomskih jedinica (ili petstoti dio jedne godine svjetlosti), što otprilike odgovara trenutačnoj udaljenosti letjelice Voyager 1 od Sunca. To je puno iz ljudske perspektive, ali sićušni djelić za galaksiju, čiji je promjer oko sto tisuća godina svjetlosti. Supermasivna crna rupa galaksije M87 u usporedbi s cijelom galaksijom M87 velika je kao košarkaška lopta u usporedbi sa Zemaljskom kuglom. Takvoj mrvici unutar galaksije treba snimiti strukturu. To je poduhvat koji je trebalo postići i koji pokazuje krajnji doseg današnje tehnologije.
Prva fotografija prostorne strukture oko horizonta događaja supermasivne crne rupe M87 tek je mutna sjena tog objekta, ali se u obrisima te sjene može prepoznati baš onaj oblik koji predviđaju proračuni opće teorije relativnosti. Kao i kod prve izravne detekcije gravitacijskih valova, važnost postignuća je u tome što je sada otvoren potpuno novi prozor u svemir koji će tek omogućiti nove i uzbudljive spoznaje.