Telescopul care ar putea fotografia orizontul evenimentelor unei găuri negre va fi pornit în curând

Găurile negre se numără printre cele mai fascinante obiecte din Univers. Deşi se crede că în centrul majorităţii galaxiilor se află găuri negre supermasive, realitatea este că nimeni nu a reuşit vreodată să fotografieze o gaură neagră. Aceasta deoarece găurile negre, după cum sugerează și numele lor, sunt foarte, foarte întunecate.

O gaură neagră este un obiect cosmic atât de masiv încât nimic nu poate scăpa din interiorul unei suprafeţe care o mărgineşte, cunoscută sub denumirea de orizontul evenimentelor. În interiorul acestei suprafeţe câmpul gravitaţional este deosebit de intens şi nici măcar lumina nu poate scăpa dintr-o gaură neagră. Acesta este şi motivul pentru care este practic imposibil să fotografiem o gaură neagră.

Cu toate acestea, oamenii de ştiinţă cred că orizontul evenimentelor unei găuri negre ar putea fi observat cu o rețea de telescoape care va fi pusă în funcţiune în luna aprilie a acestui an.

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

Rețeaua de telescoape va fi pornită în perioada 5 -14 aprilie, iar rezultatele obţinute vor fi utilizate inclusiv pentru a testa teoria relativității generale a lui Einstein.

Telescopul Orizontul Evenimentelor utilizează o tehnică cunoscută sub numele de interferometrie cu bază foarte lungă (VLBI- very-long-baseline interferometry). În acest fel mai multe radiotelescoape din întreaga lume pot fi interconectate astfel încât să funcţioneze ca un singur telescop uriaș. În consecință, întreaga rețea de radiotelescoape se va concentra pe undele radio emise de un anumit obiect din spațiu, la un moment dat.

Pentru o gaură neagră, radiotelescoapele vor urmări în special undele radio cu o lungime de undă de 1,3 mm (230 GHz), deoarece aceste unde ar putea străbate norii de gaz și praf ce înconjoară o gaură neagră.

Deoarece Telescopul Orizontul Evenimentelor este format din mai multe radiotelescoape care vor urmări acelaşi loc din spaţiul cosmic, rezoluţia telescopului ar trebui să fie de 50 de microsecunde de arc. Acest lucru este echivalent cu a spune că Telescopul Orizontul Evenimentelor va fi capabil să observe un grepfrut pe suprafața Lunii.

Acest lucru este important, pentru că Telescopul Orizontul Evenimentelor va observa pentru început imensa gaură neagră din centrul galaxiei Calea Lactee, denumită Sagittarius A* (Săgetătorul A*). Datorită distanţei la care se află această gaură neagră faţă de Pământ, aproximativ 26.000 de ani-lumină, Sagittarius A* este o ţintă mică pe bolta cerească pentru Telescopul Orizontul Evenimentelor.

Astronomii nu au observat în mod direct gaura neagră Sagittarius A*, dar ei au dedus prezența acesteia pe baza modului cum aceasta influențează orbitele stelelor din apropierea sa. În acest fel cercetătorii au prezis că gaura neagră Sagittarius A* este de aproximativ 4 milioane de ori mai masivă decât Soarele, având un diametru al orizontului evenimentelor de doar 20 milioane km.

Telescopul Orizontul Evenimentelor va observa mediul înconjurător din apropierea găurii negre Sagittarius A* și rezoluţia acestuia ar trebui să fie suficientă pentru a vedea orizontul evenimentelor.

„În luna aprilie vom face primele observații despre care credem că vor surprinde orizontul evenimentelor unei găuri negre”, a declarat Sheperd Doeleman de la Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics.

La ce ne putem aștepta, dacă Telescopul Orizontul Evenimentelor va surprinde într-adevăr orizontul evenimentelor găurii negre Sagittarius A*?

Cercetătorii prezic că orizontul evenimentelor arată ca un inel luminos în jurul unui disc de culoare închisă.

În apropiere de orizontul evenimentelor sunt generate radiaţii X, atunci când particulele de gaz și de praf din mediul înconjurător al găurii negre sunt accelerate la viteze mari, înainte să fie strivite şi să se prăbuşească în gaura neagră.

Orizontul evenimentelor unei găuri negre. Vadim Sadovski/Shutterstock.com

Dacă Einstein are dreptate, atunci orizontul evenimentelor ar trebui să fie sub formă de semilună şi nu sub forma unui inel, datorită efectului Doppler prin care radiaţiile emise de materia care se deplasează spre Pământ ne apar mai intense decât radiațiile emise de materia care se prăbușește în gaura neagră.

„Credem că orizontul evenimentelor va arăta ca o semilună şi nu ca un inel”, a declarat Feryal Özel, un membru al echipei de cercetători, într-o conferință de presă.

Ar fi o adevărată performanţă dacă oamenii de ştiinţă vor reuşi să măsoare discul întunecat al găurii negre mărginit de orizontul evenimentelor, pentru că pe baza teoriei relativității generale s-a estimat această dimensiune în funcţie de cât de mult ar putea gaura neagră să deformeze spațiul-timp.

„Ştim exact ce prezice teoria relativității generale pentru acea dimensiune şi astfel putem compara teoria cu observaţiile astronomice”, a spus Özel.

Ce se întâmplă însă dacă orizontul evenimentelor va arăta diferit faţă de aşteptările oamenilor de ştiinţă?

Aşa cum afirmă Doeleman, există şi această posibilitate, care ar zgudui lumea fizicii.

„După cum am mai spus, nu este o idee bună să pariem împotriva lui Einstein, dar dacă vom vedea ceva foarte diferit de ceea ce ne așteptăm, atunci ar trebui să reevaluăm teoria gravitației“.

„Nu mă aștept să se întâmple acest lucru, dar orice este posibil”, a spus Doeleman.

Având în vedere că cercetătorii vor avea nevoie de timp pentru a analiza datele ce vor fi obţinute de Telescopul Orizontul Evenimentelor, nu trebuie să ne așteptăm să vedem primele imagini ale orizontului evenimentelor unei găuri negre până la sfârșitul acestui an sau chiar la începutul anului 2018. Cel mai probabil, în luna aprilie a anului viitor ar trebui să avem aceste imagini care sunt aşteptate cu mare interes de comunitatea ştiinţifică.

Sursă: Science Alert