Słynny obraz centralnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej, Sgr A*, będzie błędny!

W latach 2019 i 2022 po raz pierwszy w naszej historii dużemu zespołowi badaczy udało się uzyskać pierwszy obraz supermasywnej czarnej dziury, najpierw nieproporcjonalny obraz odległej galaktyki (M87*), a następnie Drogi Mlecznej. (Nawias A*).

Nazywa się Sagittarius A* (w skrócie Sgr A*) i jest potworem o masie 4 milionów razy większej niż Słońce, ale tylko 18 razy większym. Zatem ciśnienie czyni z niej gwiazdę, której grawitacja jest tak silna, że ​​kiedyś stanie się gwiazdą Horyzont zdarzeń Przekroczone – jego granice – nic nie może uciec, ani światło, ani materia, ani informacja. Czarne dziury są zatem w przybliżeniu kulistymi cieniami w przestrzeni, ale astronomowie rozpoznają je po wpływie, jaki wywierają na otoczenie. Sgr A* znajduje się 27 000 lat świetlnych od nas, tyle bowiem wynosi odległość od centrum Drogi Mlecznej.

Obraz będzie błędny, powinien być bardziej wydłużony i mniej okrągły

Wróćmy jednak do zapowiedzi tego japońskiego zespołu opublikowanej w Biuletyn miesięczny Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. Zespół wykorzystał tę samą kampanię danych z 2017 r. z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń i zauważył błędy w rekonstrukcji spowodowane artefaktami. Do tego, jak początkowo powstał ten obraz, powrócimy później, ponieważ jest on bardzo imponujący i interesujący z technicznego punktu widzenia – wykorzystano wiele algorytmów. Oto jak według tego badania powinien wyglądać obszar wokół Strzelca A*:

Tutaj zespół chciał poprawić błędy spowodowane lukami informacyjnymi. Należy pamiętać, że obraz Sgr A* sprawił EHT sporo kłopotów: w porównaniu z odległością od nas nie jest on aż tak duży. W porównaniu do jej rozmiarów, fluktuacja światła wynosi faktycznie 20 sekund, podczas gdy M87* to kilka godzin, przy czym ta ostatnia „waży” 6 miliardów mas Słońca i jest znacznie większa (patrz zdjęcie powyżej). Japońscy naukowcy wykorzystali technologię hybrydowej rekonstrukcji obrazu, aby uniknąć słynnych artefaktów.

Uzyskali także nadające się do naukowego wykorzystania wyniki wykraczające poza nowy wydłużony kształt czarnej dziury ze wschodu na zachód. Oto, co zauważyli:

• Kąt widzenia, z którego obserwujemy, wynosi około 44 stopnie
• Prędkość obrotowa supermasywnej czarnej dziury wynosi około 60% prędkości światła

Te dwa parametry były jak dotąd bardzo trudne do określenia na obrazie EHT.

Ale jak można sfotografować czarną dziurę, jeśli nie emituje światła? Czy to jest zdjęcie?

To dobre pytanie… Z definicji czarna dziura nie emituje ani nie emituje światła, ponieważ każde światło przechodzące przez jej horyzont nieuchronnie wpada do niej. Ale jak niewidzialny wiatr, którego wpływ zauważamy na otoczenie, zdradza się. Sam Harry Potter, uczyniony niewidzialnym dzięki swemu magicznemu płaszczowi, byłby mniej zły, gdyby w jego miejsce zrzucono kilogramy mąki. Podobnie czarne dziury emitują pył i materiały krążące wokół nich i ujawniają się nam.

Są jednak daleko, zwłaszcza gigantyczne – supermasywne – czarne dziury zlokalizowane w centrach galaktyk. Pozorny rozmiar czarnej dziury Sgr A* jest w przybliżeniu wielkości jabłka na powierzchni Księżyca, patrząc z Ziemi! Aby sfotografować tak mały obiekt, potrzebny jest teleskop wielkości Ziemi. Dlatego konieczne było połączenie teleskopów: jest to interferometria, zasada zastosowana w EHT. Aby uzyskać słynne zdjęcia, w 2017 roku konieczne było kilka nocy obserwacji.

Otrzymane fale były milimetrowe, monochromatyczne, a faza konstruowania obrazu była najbardziej złożona i najdłuższa. Konieczne było stworzenie specjalnych algorytmów, aby wypełnić luki i uzyskać pierścień każdej czarnej dziury. Nie jest to zatem „obraz” w potocznym znaczeniu tego słowa, ale obraz. Katie Bowman Był twarzą tego procesu rekonstrukcji i algorytmu, ale w rzeczywistości nad tymi procesami pracowały dziesiątki osób.