Orizontul evenimentelor unei găuri negre într-o imagine obţinută în premieră de telescopul Horizon Event

Astronomii au dezvăluit prima imagine a orizontului evenimentelor unei găuri negre supermasive din centrul unei galaxii gigantice eliptice, denumită M87, aflată la o distanţă de 55 milioane ani-lumină.

Astrofizicienii au estimat că gaura neagră din centrul galaxiei M87 este de 6,5 miliarde de ori mai masivă decât Soarele.

O gaură neagră este un obiect cosmic atât de masiv încât nimic nu poate scăpa din interiorul unei suprafeţe care o mărgineşte, cunoscută sub numele de orizontul evenimentelor. În interiorul acestei suprafeţe câmpul gravitaţional este deosebit de intens şi nici măcar lumina nu poate scăpa din gaura neagră.

Acesta este şi motivul pentru care este practic imposibil să fotografiem o gaură neagră.

Imaginea de mai jos a fost obţinută de Telescopul Orizontul Evenimentelor (Event Horizon Telescope) care este format dintr-o rețea de radiotelescoape amplasate pe întreaga planetă, inclusiv la Polul Sud, în SUA, Chile și în Alpii francezi.

Amplasarea unora dintre telescoapele care formează telescopul Event Horizon. Credit ESO/L. Calçada

Orizontul evenimentelor din imaginea obţinută de telescopul Event Horizon se potrivește cu predicțiile teoretice din ultimele decenii.

Ştim acum că găurile negre, care sunt obiecte astrofizice care au fost deduse teoretic în urmă cu 50 de ani, sunt într-adevăr aşa cum şi le-au imaginat astronomii și fizicienii.

Găurile negre supermasive sunt reale şi putem acum să privim imaginea orizontului evenimentelor din jurul lor.

Orizontul evenimentelor unei găuri negre. Credit: Colaborarea EHT

„Confruntarea teoriei cu observațiile stârneşte întotdeauna emoţii unui fizician teoretician.

A fost o ușurare și un motiv de mândrie să constatăm că observațiile noastre corespund atât de bine cu predicțiile teoretice”, a declarat astrofizicianul Luciano Rezzolla de la Goethe Universität din Germania.

Chiar dacă imaginea este puţin neclară, în centrul acesteia se observă umbra găurii negre. Nu putem vedea gaura neagră propriu-zisă, deoarece gravitaţia ei uriaşă nu permite evadarea unor radiaţii detectabile în exteriorul orizontului evenimentelor, aşa încât gaura neagră apare ca un spaţiu opac.

În jurul găurii negre se află discul de acreţie sau discul de acumulare a materiei reţinute de gravitaţia găurii negre.

Gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei M87 este activă, ceea ce înseamnă că aceasta este înconjurată de un disc de acreţie, foarte fierbinte, format din gaz și praf.

Materia din discul de acreţie se prăbuşeşte în gaura neagră şi astfel sunt generate radiații care pot fi observate.

Galaxia M87 observată cu ajutorul Observatorului de radiaţii X Chandra. Credit: NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen)

Deoarece discul de acreţie din jurul găurii negre se rotește, radiaţiile emise de acesta sunt mai intense atunci când radiaţiile se îndreaptă spre noi și mai slabe atunci când se îndepărtează. Acest efect a fost prezis de teoria relativității generale a lui Einstein.

Rezoluţia imaginii este prea mică în acest moment pentru ca astronomii să măsoare cu precizie viteza de rotație a discului de acreţie, dar echipa EHT, afirmă că acesta se rotește în sensul acelor de ceasornic.

„Am comparat observațiile noastre cu modelele computerizate bazate pe deformarea spațiu-timpului, materia supraîncălzită și prezenţa câmpurilor magnetice puternice. Multe dintre caracteristicile observate în imagine corespund surprinzător de bine cu predicţiile teoretice.

Acest lucru ne face să fim încrezători în modul cum interpretăm observațiile, inclusiv în estimarea masei găurii negre”, a declarat Paul T.P. Ho de la East Asian Observatory.

Viitoarele analize ale datelor, care sunt disponibile în mod public, ar putea dezvălui mai multe detalii utile pentru verificarea predicțiilor relativității generale. De asemenea, acestea i-ar putea ajuta pe astrofizicieni să înţeleagă mecanismele prin care sunt generate jeturile intense de plasmă care sunt emise de găurile negre active.

O imagine artistică a galaxiei M87 care arată jetul de plasmă provenit din centrul galaxiei și materia supraîncălzita din jurul acestuia. Credit: ESO/M. Kornmesser

Dacă gaura neagră se rotește înseamnă că aceasta are un moment cinetic care poate oferi informaţii cu privire la materia captată de gaura neagră în momentul formării sale. Cu alte cuvinte, studiul detaliat al găurilor negre supermasive i-ar putea ajuta pe astrofizicieni să înţeleagă cum au devenit acestea atât de masive.

Pentru a vă da seama cât de mare este gaura neagră din centrul galaxiei M87 puteţi vedea în imaginea de mai jos o comparaţie între mărimea acesteia, aşa cum rezultă din imaginea obţinută de telescopul Event Horizon, şi mărimea Sistemului Solar.

Mărimea găurii negre din centrul galaxiei M87. Credit: Randall Munroe/XKCD.

Sursă: Science Alert