Cień czarnej dziury kołysze się wokół galaktyki M87

Od lat obserwuje się, jak cień czarnej dziury kołysze się wokół galaktyki M87

W kwietniu 2019 roku Event Horizon Telescope (EHT) opublikował pierwsze bezpośrednie zdjęcie czarnej dziury. Było to zdjęcie radiowe super masywnej czarnej dziury w galaktyce M87. Duża część obrazu pochodzi ze światła radiowego skupionego grawitacyjnie w naszym kierunku, ale było też trochę światła emitowanego przez gaz i pył w pobliżu czarnej dziury. Sam obraz jest nieco niewyraźnym rozmytym pierścieniem, ale dane za obrazem opowiadają bardziej szczegółową historię.

Chociaż nazwa EHT sugeruje pojedynczy teleskopem, jest to współpraca wielu obserwatoriów radiowych. Pracując razem przy użyciu techniki znanej jako interferometria, mogą działać jako wirtualny teleskop wielkości Ziemi. Większość danych obserwacyjnych czarnej dziury została zebrana od 2017 roku, ale niektóre obserwatoria prowadziły obserwacje już w 2009 roku. Oznacza to, że mamy obrazy zbierane ponad dekadę, chociaż wczesne obrazy są znacznie bardziej rozmyte. Jednak biorąc pod uwagę to, co teraz wiemy o czarnej dziurze, te wczesne obserwacje można przeanalizować bardziej szczegółowo, a wynik jest dość interesujący.

Jak materia przechodzi w spiralę w M87 *. Źródło: EHT

Gdybyśmy mogli uchwycić idealny obraz czarnej dziury, pojawiłby się jako cienki pierścień światła. Pierścień jest spowodowany ogólnym światłem tła, które jest skupione bezpośrednio na nas. To światło prawie przecina horyzont zdarzeń czarnej dziury i daje nam miarę jej masy. Jedna strona pierścienia jest zawsze jaśniejsza niż druga ze względu na rotację czarnej dziury. Światło otrzymuje zastrzyk energii po stronie obracającej się w naszą stronę, dzięki czemu wydaje się jaśniejsze. Gdyby ten pierścień światła był wszystkim, co moglibyśmy zobaczyć, obraz czarnej dziury nigdy by się nie zmienił, ponieważ rotacja czarnej dziury jest w zasadzie stała.

Jednak obserwacja trwająca dekadę pokazuje, że pierścień zmienia się w czasie. Stopniowo się kołysze, co oznacza, że ​​widzimy również materiał wychwycony przez czarną dziurę. Obserwowany przez nas efekt chybotania jest spowodowany przez gorący gaz poruszający się spiralnie w kierunku horyzontu zdarzeń. To ekscytujące odkrycie, ponieważ pozwoli nam zbadać, jak zachowuje się materia w pobliżu czarnej dziury. Dowiemy się więcej o tym, jak czarne dziury wychwytują materię i jak mogą tworzyć relatywistyczne dżety. Moglibyśmy również znaleźć nowe sposoby testowania ogólnej teorii względności.

W 2021 roku do EHT dołączą kolejne dwa obserwatoria radiowe, co da nam jeszcze lepsze spojrzenie na czarną dziurę M87. Jak pokazuje najnowsze wyniki, musimy się jeszcze wiele nauczyć.