Zdá sa, že čierna diera z ikonického obrázka je kolísavá

Vedci sa učia dôležité nové veci o vôbec prvej priamo zobrazenej čiernej diere vrátane správania zodpovedajúceho einsteinovskej teórii, ale ukazuje to tiež neočakávaná vlastnosť vo forme veľmi vratkého krúžku.

Zdá sa to ako naveky, ale konečne sme sa mohli pokochať očividne neviditeľným už v apríli 2019, keď k tomu došlo neuveriteľný obraz bola najskôr vypustená supermasívna čierna diera. Samozrejme, že vlastne nemôžeme „vidieť“ čiernu dieru, pretože ako každý iný 6-rok vám to šťastne povie, čierne diery majú vo zvyku vysávať svetlo. Čo však ukazuje tento obrázok, je asymetrický prstenec, známy ako tieň čiernej diery, prehriateho plynu víriaceho okolo horizontu udalostí čiernej diery – hranice, za ktorú nemôže uniknúť svetlo.

Táto konkrétna čierna diera s hmotou 6,5 miliárd Sĺnk, sa nachádza 55 miliónov svetelnýchrokov v galaxii Messier 87 alebo skrátene M87. Čiernu dieru označenú M87 * zobrazil ďalekohľad Event Horizon Telescope v apríli 2019, v čom bola a historický vedecký úspech. Obrázok poskytoval statické zobrazenie M87 *, ale nového výskum zverejnené tento týždeň v The Astrophysical Journal ukazuje, že je teraz možné študovať fyzikálne zmeny v tejto čiernej diere a jej okolí v priebehu času.

Astronómovia s projektom EHT pozorovali M87 * na jedentýždňové obdobie v apríli 2017, ktoré im neposkytlo dostatok času na sledovanie dynamických aspektov systému, ako sú zmeny jeho tvaru. Vedci však teraz urobili presne to, štúdiom prebiehajúcich archívnych údajov EHT späť do roku 2009.

„Ak chcete vidieť, ako sa čierna diera bude vyvíjať za desať rokov, neexistuje žiadna náhrada za to, že budete mať desaťročie dát,“ povedal Maciek Wielgus, astronóm z Centra pre astrofyziku na Harvarde a Smithsonian a hlavný autor nového príspevku, v a tlačová správa.

EHT je veľká sústava ďalekohľadov zložená z rádiových antén strategicky rozmiestnených po celom svete. Systém dosiahol plný prevádzkový výkon v roku 2017 a s jedlami na piatich rôznych miestach to vyústilo do akejsi „rádiovej antény veľkosti Zeme“ popísané v tlačovej správe zverejnenej Inštitútom Maxa Plancka pre rádioastronómiu. Dôležité však je, že skorý prototyp poľa EHT zhromažďoval dôležité astronomické informácie už pri stavbe systému. Konkrétne pozorovania monštruóznej čiernej diery boli zhromaždené v rokoch 2009 až 2012 z troch miest a v roku 2013 zo štyroch miest.

„Aj keď tieto pozorovania neobsahujú dostatok informácií na vytvorenie obrázkov, sú dostatočné na to, aby obmedzili jednoduché geometrické modely,“ napísali autori v novej štúdii.

Technika štatistického modelovania spolu s odborným odhadovaním umožnila výskumníkom zaznamenávať zmeny v systéme v priebehu času, a to v procese, ktorý zahŕňal pozorovania zhromaždené EHT do roku 2019.

Ako ukázali modely, celkový tvar tejto veci zostal za posledných 10 rokov nemenný, čo je dobrá správa, ak ste fanúšikom Alberta Einsteina. Pevný priemer polmesiaca tieňa pre čiernu dieru tejto veľkosti súhlasí s predpoveďou čerpanou z jeho slávnej teórie všeobecnej relativity.

„V tejto štúdii dokazujeme, že všeobecná morfológia alebo prítomnosť asymetrického kruhu s najväčšou pravdepodobnosťou pretrvávajú v časových harmonogramoch niekoľkých rokov,“ uviedol Kazu Akiyama, vedec a spoluautor štúdie MIT, na Harvardovej univerzite. Smithsonianska tlačová správa. „Toto je dôležité potvrdenie teoretických očakávaní ako konzistencie [of multiple observations] dáva nám viac dôvery ako kedykoľvek predtým o povahe M87 * a pôvode tieňa. “

Okrem tejto stálosti si astronómovia všimli zásadný rozdiel, pretože sa zdá, že asymetrický prstenec sa vlní do značnej miery. Tvar prsteňa sa za posledné desaťročie nezmenil, ale otočil sa.

„V skutočnosti tam vidíme dosť veľa variácií,“ povedal Wielgus.

Thomas Krichbaum, astronóm MPIfRA a spoluautor štúdie, uviedol, že „analýza dát naznačuje, že orientácia a jemná štruktúra prstenca sa mení v čase“, čo je dôležité, pretože poskytuje „prvý dojem o dynamickej štruktúre akrečného toku, ktorý obklopuje horizont udalostí, “vysvetlil v tlačovej správe Maxa Plancka.

Akrečný tok – rýchlosť toku materiálu do čiernej diery – pre M87 * sa javí ako premenlivý. Ako autori špekulujú, žeravý plyn v prstenci je vo vysoko turbulentnom stave, výsledkom magnetických polí, a to je to, čo v priebehu času spôsobuje posunutý vzhľad čiernej diery. To je super vzrušujúce, pretože „dynamika tohto kolísania nám to umožní [measure] akrečný tok, “povedala Anatua.

S týmto dokumentom sme teraz vstúpili do novej éry štúdia intímnych oblastí okolo čiernych dier. Astronómovia môžu sledovať zmeny v týchto exotických systémoch v priebehu času a mali by byť schopní študovať nielen akrečný tok ale aj príbuzné javy, ako napr relativistické trysky. Fyzikálne charakteristiky relativistických prúdov – odtok vysoko energetických častíc – sú „kľúčom k pochopeniu interakcií s okolitým prostredím v hostiteľskej galaxii čiernej diery,“ uviedol Richard Anantua, štúdium spoluautor, vo vydaní. Pozorovania akrečného toku poskytnú aj ďalšie spôsob, ako vedci môžu testovať všeobecnú teóriu relativity, teóriu, ktorá sa zatiaľ drží celkom dobre.