Το τέρας αποκαλύπτεται: Ιστορική πρώτη εικόνα της μαύρης τρύπας του Γαλαξία

Μια σκοτεινή κηλίδα πιο μαύρη από το τίποτα, ένα κοσμικό χάσμα που μπορεί να καταπιεί τα πάντα: η κοινότητα των αστρονόμων σε όλο τον κόσμο πανηγυρίζει την Πέμπτη για μια ιστορική εξέλιξη, την πρώτη άμεση παρατήρηση της μαύρης τρύπας που κρύβεται στο κέντρο του Γαλαξία.

Το εντυπωσιακό πορτρέτο προέρχεται από το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (ETH), ένα παγκόσμιο δίκτυο κεραιών που λειτουργούν σαν ενιαίο ραδιοτηλεσκόπιο στο μέγεθος της Γης. Παίρνει το όνομά του από τον ορίζοντα των γεγονότων, την νοητή σφαίρα γύρω από μια μαύρη τρύπα μέσα από την οποία τίποτα, ακόμα και το φως, δεν μπορεί να αποδράσει.

To ιστορικό πορτέτο της μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας. To φως προέρχεται από το υπέρθερμο υλικό που κινείται γύρω της (ΕΗΤ Collaboration)

Η ίδια η μαύρη τρύπα είναι εξ ορισμού αόρατη, όμως το υλικό που περιφέρεται γύρω της θερμαίνεται σε ακραίες θερμοκρασίες και εκπέμπει ισχυρό φως. Στο κέντρο της εικόνας, διακρίνεται μια σκοτεινή κηλίδα που ονομάζεται «σκιά», ή σιλουέτα, της μαύρης τρύπας, τυλιγμένη σε ακτίνες φωτός που έχουν καμφθεί από το πανίσχυρο βαρυτικό πεδίο της.

Η θεαματική εικόνα παρουσιάστηκε την Πέμπτη με ταυτόχρονες συνεντεύξεις Τύπου σε έξι χώρες, μια ασυνήθιστη πρακτική που ανακλά τη σημασία της μελέτης.

Περίπου 300 αστρονόμοι από όλο τον κόσμο παρουσιάζουν τα ευρήματα σε ειδικό τεύχος του Astrophysical Journal Letters.

Τοξότης Α*

Η μαύρη τρύπα στην καρδιά του Μίλκι Ουέι, η οποία έχει μάζα 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου, βρίσκεται στην κατεύθυνση του αστερισμού του Τοξότη, 26.000 έτη φωτός από τη Γη, και ονομάζεται Τοξότης Α* ή SgrA*.

Η διάμετρός της, ή για την ακρίβεια η διάμετρεις του ορίζοντα των γεγονότων, είναι περίπου 17 φορές μεγαλύτερη απο του Ήλιου.

Μέχρι σήμερα, η παρουσία της μαύρης τρύπας μπορούσε να γίνει αντιληπτή μόνο από την κίνηση των άστρων στο κέντρο του Γαλαξία, τα οποία διακρίνονταν να περιφέρονται γύρω από ένα αόρατο αντικείμενο με μεγάλη ταχύτητα.

Οι μαύρες τρύπες, αντικείμενα ασύλληπτης μάζας, πυκνότητας και βαρύτητας, ήταν μια πρόβλεψη του Αϊνστάιν που χρειάστηκε δεκαετίες για να επιβεβαιωθεί.

Οι νέες παρατηρήσεις, επισημαίνουν οι ερευνητές, βρίσκονται σε απόλυτη συμφωνία με τις θεωρητικές προβλέψεις: « Μείναμε έκπληκτοι από το πόσο καλά ταιριάζει το μέγεθος του δακτυλίου με τις προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν» δήλωσε σε δελτίο Τύπου ο Τζέρι Μπάουερ της Σινικής Ακαδημίας της Ταϊπέι, μέλος της ομάδας.

«Οι άνευ προηγουμένου παρατηρήσεις μας βελτιώνουν σημαντικά τις γνώσεις μας για το τι συμβαίνει στο κέντρο του Γαλαξία μας, και προσφέρουν νέα στοιχεία για το πώς αυτές οι γιγάντιες μαύρες τρύπες αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους».

Τρύπες βαρέων βαρών

Οι περισσότεροι, αν όχι όλοι, οι γαλαξίες κρύβουν στο κέντρο τους «υπέρμαζες» μαύρες τρύπες με μάζα εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου -πολύ πιο βαριές από άλλες μαύρες τρύπες που σχηματίζονται από την κατάρρευση ετοιμοθάνατων άστρων. Οι κεντρικές μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι σχηματίζονται νωρίς στη διαδικασία εξέλιξης των γαλαξιών και με την πάροδο του χρόνου μεγαλώνουν και μεγαλώνουν.

Το κέντρο του Γαλαξία όπως διακρίνεται από τον ουρανό του νότιου ημισφαιρίου στη Χιλή (ESO)

Το πορτρέτο του Τοξότη Α* είναι μόλις η δεύτερη άμεση παρατήρηση μαύρης τρύπας. Η αρχή είχε γίνει το 2019 με την μαύρη τρύπα στο κέντρο του γειτονικού γαλαξία Messier 87. Βρίσκεται πολύ πιο μακριά από τον SgrA*, σε απόσταση περίπου 54 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, όμως η μάζα της είναι μεγαλύτερη, περίπου 6,5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη του Ήλιου.

Παρά το γεγονός ότι ο Τοξότητας Α* βρίσκεται πολύ πιο κοντά από τη μαύρη τρύπα του Messier 87, η απεικόνισή της ήταν σημαντικά πιο δύσκολη από τεχνική άποψη.

«Το αέριο στην περιοχή γύρω και από τις δύο μαύρες τρύπες κινείται με την ίδια ταχύτητα -σχεδόν το ίδιο γρήγορα με το φως. Όμως στην περίπτωση του M87* το αέριο χρειάσζεται μέρες ή εβδομάδες για να ολοκληρώσει μια περιφορά, ενώ στον πολύ μικρότερο Sgr* συμπληρώνει μια τροχιά σε λίγα λεπτά. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινότητα και το μοτίβο του αερίου γύρω από τον Τοξότη Α* μεταβαλλόταν ταχύτατα καθώς τον παρατηρούσαμε -σαν να προσπαθείς να τραβήξεις σε φωτογραφία ένα κουτάβι που στριφογυρίζει καθώς κυνηγάει την ουρά του» εξήγησε ο Τσι-κουάν Τσαν του Πανεπιστημίου της Αριζόνα.

Για να ξεπεραστεί η δυσκολία οι ερευνητές ανέπτυξαν ειδικά εργαλεία ανάλυσης εικόνων και συνδύασαν πολλαπλές παρατηρήσεις για να καταλήξουν σε έναν μέσο όρο.

Τα νέα δεδομένα επιτρέπουν πλέον στους αστρονόμους να συγκρίνουν τις κεντρικές μαύρες τρύπες δύο διαφορετικών γαλαξιών με τεράστια διαφορά μάζας.

«Έχουμε εικόνες δύο μελανών οπών -μιας στο κατώτερο και μιας στο ανώτερο άκρο των υπέρμαζων μελανών οπών στο Σύμπαν» δήλώσε ο Κεΐτσι Ασάδα της Σινικής Ακαδημίας της Ταϊπέι. «Μπορούμε επομένως να εξετάσουμε πώς συμπεριφέρεται η βαρύτητα σε αυτά τα ακραία περιβάλλοντα καλύτερα από ό,τι ποτέ στο παρελθόν».

Το έργο του ΕΤΗ δεν έχει πάντως τελειώσει: για το προσεχές μέλλον οι ερευνητές υπόσχονται όχι μόνο νέες εικόνες, αλλά και βίντεο από μαύρες τρύπες.

Τα αποκαλυπτήρια του απόλυτου μαύρου μόλις άρχισαν.