Černé díry patří k nejzajímavějším předpovědím Einsteinovy obecné teorie relativity. Původně byly studovány spíše jako pouhý matematický důsledek teorie než jako fyzikálně relevantní objekty. Ale brzy se začaly považovat za obecný a někdy nevyhnutelný výsledek gravitačního kolapsu, který formuje galaxie.
Většina fyziků ve skutečnosti tušila, že naše vlastní galaxie obíhá kolem supermasivní černé díry ve svém středu. Existují i další teorie, například ta o temné hmotě (neviditelné látce, o níž se předpokládá, že tvoří většinu hmoty ve vesmíru). Nyní však mezinárodní tým astronomů, včetně mnou vedeného týmu z University of Central Lancashire, odhalil první snímek objektu, který se skrývá v centru Mléčné dráhy – a je to supermasivní černá díra.
Derek Ward-Thompson
Autor článku je profesor fyziky a astrofyziky na britské University of Central Lancashire. Obzvláště se zaměřuje na formování hvězd a planet a mezihvězdná magnetická pole od nejrozptýlenějších oblastí vesmíru až po husté prostředí kolem horizontů událostí černých děr. Je členem konsorcia „Event Horizon Telescope Consortium“, které v dubnu 2019 zveřejnilo vůbec první snímek černé díry a květnu 2022 snímek černé díry v centru Mléčné dráhy.
To znamená, že nyní máme k dispozici přesvědčivé důkazy o existenci černé díry nazvané Sagittarius A*. Může se zdát trochu děsivé být tak blízko takovému monstru, ve skutečnosti je ale asi 26 tisíc světelných let daleko; což je uklidňující vzdálenost. Protože je černá díra od Země tak vzdálená, zdá se nám, že má na obloze přibližně stejnou velikost, jako by měla kobliha na Měsíci. Sagittarius A* se také zdá být poměrně neaktivní, nepohlcuje mnoho hmoty ze svého okolí.
Náš tým byl součástí celosvětového projektu Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration. K pořízení ohromujícího snímku využil pozorování z celosvětové sítě osmi pozemských radioteleskopů. Dohromady tvořily jeden virtuální teleskop o velikosti Země. Průlomový objev navazuje na vůbec první snímek černé díry nazvané M87* ve středu vzdálenější galaxie Messier 87, který projekt zveřejnil v roce 2019.
Pohled do temnoty
Tým pozoroval Sagittarius A* po několik nocí a sbíral data mnoho hodin, podobně jako při použití dlouhé expoziční doby na fotoaparátu. Ačkoli samotnou černou díru nevidíme, protože je zcela temná, zářící plyn v jejím okolí odhaluje charakteristický znak: Tmavá centrální oblast (tzv. stín) je obklopený jasnou prstencovou strukturou. Nový pohled zachycuje světlo ohnuté silnou gravitací černé díry, která je čtyřmilionkrát hmotnější než naše Slunce. Objev rovněž přináší cenné poznatky o fungování černých děr, o nichž se předpokládá, že se nacházejí v centru většiny galaxií.
ALMA je jedním z teleskopů projektu Even Horizon. Foto: Iztok Bončina/ESO, CC BY 4.0
U nového obrázku je překvapivé, že se velmi podobá snímku M87*, který jsme publikovali před třemi lety. To nás rozhodně překvapilo. Důvodem podobnosti je to, že zatímco černá díra v M87* je asi tisíckrát větší, černá díra v Sagittariovi je asi stokrát blíže. Obě se řídí obecnou teorií relativity, což ukazuje, že Einstein měl pravdu, pokud jde o tisícinásobek měřítka velikosti. Pro fyzika je to důležité. Teorie relativity existuje již sto let a stále se ukazuje, že je přesná. Myslím, že i samotný Einstein by byl překvapen!
Zveřejnění snímku černé díry Sagittarius A* je skvělý výsledek této spolupráce. Když jsem snímek poprvé uviděl, pomyslel jsem si, že nás v poznání posune o hodně dál. Nemohl jsem se dočkat, až o něm začnu psát. Měli jsme spoustu schůzek, abychom při interpretaci dospěli ke shodě. Na začátku jsme se setkávali tváří v tvář v různých částech světa. Pak udeřil covid a najednou nikdo nemohl nikam jet. Takže se normou staly online schůzky, a to nás rozhodně zpomalilo.
Mojí úlohou bylo pomoci napsat dva ze šesti článků, které vyšly v Astrophysical Journal Letters. První, v němž představujeme pozorování, a třetí, v němž se zabýváme tím, jak jsme z pozorování vytvořili obraz a jak je tento obraz spolehlivý.
Kromě toho jsem byl přispívajícím autorem všech šesti článků. To je administrativní role, v níž jsem vyřizoval veškerou korespondenci mezi naším týmem více než tří set astronomů a vědeckým časopisem, který naše výsledky publikoval. Mělo to svá úskalí, protože jsem musel řešit každý překlep a každou chybu v sazbě.
Musel jsem také usměrňovat připomínky svých kolegů. Vzhledem k tomu, že většina spolupracovníků sídlí buď v USA, nebo ve východní Asii, znamenalo to, že pracovali v noci britského času. Proto jsem každé ráno přišel do práce a našel asi sto nočních e-mailů od kolegů. To byl skličující začátek každého dne.
Nakonec jsme to ale zvládli – a oslnivý výsledek stál za všechnu tu práci.
Tento text vyšel na webu The Conversation pod licencí Creative Commons BY-ND 4.0. Přečtěte si originální článek. Při překladu jsme využili službu Deepl a při editaci provedli několik jazykových úprav.