U animaciji ispod ovog teksta (ne zaboravite uključiti hrvatske titlove!) ukratko upoznajte projekt Event Horizon Telescope – međunarodnu suradnju s velikim ciljem: zabilježiti prvu fotografiju crne rupe teleskopom veličine Zemaljske kugle! Prijepis animacije, koju su na hrvatski preveli uspješni hrvatski znanstvenici s instituta Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics u SAD-u, Mislav Baloković i Antonija Oklopčić, u nastavku prenosimo u cijelosti.

Event Horizon Telescope: animacija

Prije više od 100 godina, Einstein je otkrio da se gravitacijska sila može predočiti kao zakrivljenost prostor-vremena. Njegove jednadžbe su pokazale da se objekti koji su istovremeno vrlo mali i vrlo masivni mogu sakriti iza horizonta događaja – površine na kojoj je gravitacijska sila toliko jaka da čak niti svjetlost ne može pobjeći. Astronomi vjeruju da ovakvi objekti, zvani crne rupe, uistinu postoje. Može ih se naći u središtu gotovo svake galaksije, gdje mogu narasti do mase od milijun do čak milijardu puta veće od mase našeg Sunca. Unatoč dugogodišnjim saznanjima i sve brojnijim astronomskim dokazima, nikada zapravo nismo vidjeli crnu rupu.

Event Horizon Telescope, skraćeno EHT, je prvi znanstveni eksperiment dizajniran s ciljem da napravi sliku crne rupe. Na taj će način EHT testirati Einstenovu teoriju gravitacije na jednom od najekstremnijih mjesta u cijelom Svemiru — na horizontu događaja crne rupe. Najbolja prilika za “fotografiranje” horizonta događaja crne rupe je supermasivna crna rupa u središtu naše galaksije, Mliječnog puta.

Iako je 4 milijuna puta masivnija od našeg Sunca, toliko je daleko od nas da je razlučivanje njenog horizonta događaja usporedivo sa stajanjem u New Yorku i brojanjem udubina na loptici za golf koja se nalazi u Los Angelesu. Plin koji pada prema crnoj rupi zagrijava se na više od milijardu stupnjeva, zbog čega se horizont događaja može vidjeti kao silueta čije su veličina i oblik određeni Einstenovom teorijom.

Siluetu se najbolje može promatrati pomoću svjetlosti valne duljine oko jednog milimetra, jer plin najjače sjaji na toj valnoj duljini i svjetlost može nesmetano putovati od centra galaksije do teleskopa na Zemlji. U neposrednoj blizini crne rupe, svjetlosni valovi šire se kružno kao valovi na površini vode nakon bačenog kamena, no kada dosegnu Zemlju, izgledaju kao ravni valovi. Za snimanje slike crne rupe na ovoj valnoj duljini potreban je teleskop velik kao cijeli naš planet. EHT koristi globalnu mrežu radio antena kako bi stvorio virtualni telesop ove veličine.

Svaka antena prikuplja i bilježi radio valove koji stižu iz neposredne blizine crne rupe. Podaci se naknadno spajaju kako bi stvorili sliku horizonta događaja crne rupe. To je moguće jedino ako su antene vrlo precizno sinkronizirane. Pojasnit ćemo to koristeći analogiju zakrivljenog zrcala kakvo se nalazi u amaterskim optičkim teleskopima.

Zamislite EHT kao formaciju sačinjenu od različitih geografskih lokacija kao zrcalo paraboličnog oblika. Idealno zrcalo je zakrivljeno tako da kada ravni valovi dopiru do njega, odbijaju se pod točno određenim kutevima i dolaze u fokus u isto vrijeme. Ako su antene EHT-a sinkronizirane, zabilježeni radio valovi mogu se kasnije uskladiti na isti način kao što to radi zakrivljeno zrcalo. Ako površina zrcala nije stabilna nego, na primjer, vibrira, reflektirani valovi svjetlosti neće se moći točno uskladiti u fokusu. Za EHT, nestabilno zrcalo je analogija nestabilnoj snimci radio valova.

Da bi osigurao stabilnost, EHT koristi atomske satove koji odstupaju samo jednu sekundu svakih sto milijuna godina. Količina podataka zabilježenih tijekom promatranja je toliko velika da ih je nemoguće prenijeti preko interneta. Umjesto toga, podaci se pohranjuju na tvrde diskove i šalju poštom u središnji računalni centar na obradu. Tamo se podaci prikupljeni na različitim lokacijama obrađuju uz sitne vremenske pomake kako bi se uračunale vremenske razlike između dolaska radio valova do različitih teleskopa. Podaci obrađeni na ovaj način potom se koriste za stvaranje slika iznimno visoke rezolucije.

Što je više antena uključeno u EHT i što su više međusobno udaljene, to je slika horizonta događaja oštrija. U travnju 2017. godine, EHT je promatrao crnu rupu u središtu Mliječnog puta koristeći globalnu mrežu teleskopa. Međunarodni tim astronoma obrađuje podatke kako bi, po prvi put, razlučili crnu rupu. Rezultati ovog istraživanja mogli bi iz temelja promijeniti naše poimanje crnih rupa, gravitacije, možda i cijelog Svemira!

Prijevod: M. Baloković, A. Oklopčić.

Izvor istaknute slike: ESO, ESA/Hubble, M. Kommesser