Starptautiska radioastronomu komanda šodien (10. aprīlī) paziņoja par pirmo melnā cauruma tuvplāna attēlu.
Tas ir supermasīvs melnais caurums galaktikas Jaunava A (saukts arī par Messier 87 vai M87) centrā, un tas ir tik liels - tik plats kā visa mūsu Saules sistēma -, ka pat 53 miljonu gaismas gadu attālumā tas izskatās tikpat liels debesīs kā Strēlnieks A *, mazāks, bet joprojām diezgan supermasīvs melnais caurums mūsu pašu galaktikas centrā. Šis paziņojums ir pirmais rezultāts centieniem, kas sākās 2017. gada aprīlī, iesaistot katru lielāko Zemes radioteleskopu - kopā sauktu par notikuma horizonta teleskopu.
Tātad, ja šie objekti ir tik milzīgi un teleskopi jau atradās ārā, kāpēc zinātnieki izdomāja, kā tos attēlot tikai nesen? Un kad viņi to izdomāja, kāpēc attēla izgatavošanai vajadzēja divus gadus?
Lai vienkārši atbildētu uz pirmo jautājumu: šāda izmēra melnie caurumi ir ļoti reti. Tiek uzskatīts, ka katras lielās galaktikas centrā ir tikai viena. Viņi parasti ir diezgan tumši, apēnoti blīvas matērijas un zvaigžņu mākoņos. Un pat vistuvākais mūsu pašu galaktikā atrodas 26 000 gaismas gadu attālumā no Zemes.
Bet jaunais attēls neatklāj pirmās gaismas, ko cilvēki atklājuši no melnā cauruma. (Un attēls nav izgatavots no gaismas, kā mēs parasti to iedomājamies; teleskopa pamanītie elektromagnētiskie viļņi ir ļoti gari radioviļņi. Ja jūs būtu tuvāk melnajam caurumam, jūs redzētu arī redzamas gaismas ēnu.)
Jau 1931. gadā saskaņā ar Armagh observatorijas un Planetārija datiem fiziķis Kārlis Janskis pamanīja, ka Piena ceļa centrā ir spilgts radioviļņu aktivitātes punkts. Fizikiem tagad ir nopietnas aizdomas, ka šis punkts ir supermasīvs melnais caurums. Kopš šī atklājuma fiziķi jau sen ar radioparakstu starpniecību ir atklājuši citus melnos caurumus.
Jaunums šeit ir tas, ka Event Horizons teleskops attēloja ēnu, ko melnais caurums rada pret apkārtējo, kvēlojošo objekta akrecijas disku (karstā viela, kas ātri nokrīt melnā cauruma notikuma horizonta virzienā). Tas ir aizraujoši fiziķiem, jo tas apstiprina dažas svarīgas idejas par to, kādai vajadzētu izskatīties ēnai, kas savukārt apstiprina to, ko zinātnieki jau ticēja par melnajiem caurumiem.
Lai attēlotu ēnu, astrofiziķiem vajadzēja atklāt radioviļņus nepieredzēti detalizēti. Neviens radioteleskops to nevarētu izdarīt. Bet fiziķi izdomāja, kā savienot tos visus, visā Zeme, kopā, lai darbotos kā viens milzu teleskops, kā Nacionālā zinātnes fonda preses konferencē sacīja Hārvarda universitātes astrofiziķis un notikuma horizonta teleskopa direktors Šeperds Doelemans.
Katrs radioteleskops uztvēra ļoti daudz ienākošo radio fotonu, taču ar pietiekami tuvu detaļām, lai pamanītu melnā cauruma ēnu, ko ieskauj tā akrecijas disks. Bet katra teleskopa skatījums uz attēlu bija nedaudz atšķirīgs. Tātad zinātnieki centīgi apvienoja nedaudz atšķirīgās datu kopas un ar atomu pulksteņu palīdzību salīdzināja, kad radio fotoni nonāca pie dažādiem instrumentiem. Tādā veidā fiziķi spēja izraut melnā cauruma signālu no daudz trokšņa.
Teleskopi tikai trīs dienu laikā - 2017. gada aprīlī - apkopoja faktiskos datus, kas izmantoti attēla iegūšanai. Tas kopā sastādīja vairāk nekā 5 petabaitus, apmēram tikpat daudz informācijas kā visa Kongresa bibliotēka. Tas tika glabāts plašajā cieto disku kolekcijā, kas kopā tika mērīta tonnās, preses konferencē sacīja astrofiziķis un viens no projekta līdzstrādniekiem Dan Marrone.
Tas ir tik daudz datu, ka to nosūtīt internetā bija diezgan neiespējami, viņš teica. Tā vietā fiziķi apkopoja informāciju vienuviet, fiziski nosūtot cietos diskus.
Pētnieki nākamo gadu pavadīja, izmantojot datorus, lai precizētu un interpretētu šos datus, līdz parādījās šis attēls, sacīja Marrone. Pēc tam viņi pavadīja gadu, pārbaudot savus rezultātus un rakstot dokumentus. Ūdens atmosfērā, klaiņojošie radio fotoni no citiem avotiem un pat niecīgas kļūdas teleskopa datos bija sajukums datu maldināšanai. Tāpēc projekta lielāko daļu veidoja rūpīga matemātika, lai uzskaitītu visas šīs kļūdas un datu troksni, un darbs lēnām atklāja attēlu, kas slēpjas aiz šiem jautājumiem.
Tātad noteiktā ziņā melnā cauruma nofotografēšana notiek diezgan ātri. Tā izstrāde prasa ļoti ilgu laiku.
