Cóż za niezwykłe wieści ze świata astronomii! 12 maja 2022 roku, podczas równoczesnych konferencjach prasowych na całym świecie, naukowcy z Event Horizon Telescope (EHT) ujawnili przed nami pierwszy obraz supermasywnej czarnej dziury pochodzącej z centrum naszej galaktyki. Obiekt jest oddalony od nas o około 27 000 lat świetlnych i ma masę cztery miliony razy większą niż masa Słońca. Mowa tutaj oczywiście o Sagittarius A* (Sgr A*) – centralnym obiekcie, wokół którego krąży nasza galaktyka.
fot. nasa.com
Powyższy obraz to pierwszy wizualny dowód na obecność supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki. Aby móc stworzyć obraz Sgr A* Event Horizon Telescope połączyło osiem istniejących obserwatoriów radiowych na całej planecie, tworząc jeden wirtualny teleskop „rozmiaru Ziemi”. Rekonstrukcja danych radio interferometrycznych stworzyła obraz ukazujący cień czarnej dziury oraz jasną strukturę podobną do pierścienia. Rozmiar cienia czarnej dziury ma około 52 mikrosekundy łuku na niebie. Jest to mniej więcej rozmiar pączka na Księżycu widziany z Ziemi.
Cóż, Sgr A* nie może pochwalić się byciem pierwszą “sfotografowaną” czarną dziurą. Jest to drugi obraz supermasywnej czarnej dziury w historii. Tytułem pierwszej może szczycić się supermasywna czarna dziura M87*, znajdująca się w centrum galaktyki Messier 87. Jej obraz ujawniono 10 kwietnia 2019, a został on wykonany dzięki tej samej międzynarodowej współpracy EHT.
Pierwotny plan zakładał, że to właśnie Sgr A* miała jako pierwsza otrzymać swój obraz, gdyż znajduje się w naszej galaktyce. Sgr A* jest 2000 razy bliżej niż M87*, ale jest też ponad 1600 razy mniejsza, więc z Ziemi wydaje się tylko nieznacznie większa niż M87*. Dlaczego więc musieliśmy tyle czekać na pierwszy obraz naszej lokalnej supermasywnej czarnej dziury?
Niestety, rozmiar i lokalizacja Sgr A* stwarzają wyjątkowe wyzwania obserwacyjne. Pomimo tego, iż zarówno w Sgr A* i M87* prędkości gazu krążącego tuż przy horyzoncie zdarzeń są jednakowe (bliskie prędkości światła), to w przypadku M87* obieg gazu wokół orbity trwa kilka dni, czy nawet tygodni (gdyż jest 1600 razy większa), natomiast wokół Sgr A* to kwestia minut. Powoduje to zmiany jasności w znacznie szybszych skalach czasowych, co utrudnia przetwarzanie danych. Problem ten jednak został rozwiązany za pomocą wykonania ogromnej liczby analiz danych i uśredniania tysięcy obrazów wykonanych różnymi metodami obliczeniowymi. Oprócz tego jest także problem z kątem widzenia – aby móc zaobserwować Sgr A*, naukowcy musieli zajrzeć przez 27 000 lat świetlnych gazu i pyłu między Ziemią a centrum galaktyki.
Kiedy porównamy obraz Sgr A* oraz M87*, to oba będą nam przypominać… kształt pączka. Choć te obiekty różnią się od siebie znacząco masą oraz rozmiarami, to możemy zauważyć, że krawędzie tych czarnych dziur wyglądają zadziwiająco podobnie. Oba obrazy mają okrągłe pierścienie, które wydają się zamknięte, bez przerw. Pokazuje nam to, że ogólna teoria względności rządzi tymi obiektami z bliska, a wszelkie różnice, które widzimy dalej, muszą być spowodowane różnicami w materii otaczającej czarne dziury.