Ένας αιχμηρός δακτύλιος φωτός που δημιουργήθηκε από φωτόνια που τρέχουν γύρω από το πίσω μέρος μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας εντοπίστηκε από ερευνητές που εργάζονται στο τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (EHT). Η παρατήρηση επιβεβαιώνει μια πρόβλεψη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν και ρίχνει περαιτέρω φως στη μάζα της μαύρης τρύπας και στον ισχυρό πίδακα υλικού που εκπέμπεται από το υπερμεγέθη αντικείμενο.
Το EHT είναι μια παγκόσμια συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων, τα οποία όταν συνδυάζονται έχουν ένα διάφραγμα αρκετά ευρύ ώστε να ξεχωρίζει το άμεσο περιβάλλον των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Το 2019, επιστήμονες EHT παρήγαγαν το πρώτη εικόνα του λαμπερού δίσκου αερίου και «σκιάς» που περιβάλλει την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα M87*. Αυτό το αντικείμενο βρίσκεται στην καρδιά του γαλαξία Μεσιέ 87 και πιστεύεται ότι είναι περίπου 7 δισεκατομμύρια φορές πιο μαζικό από τον Ήλιο. Το EHT στη συνέχεια στράφηκε προς την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία και ένα εικόνα του δίσκου και της σκιάς αυτού του αντικειμένου κυκλοφόρησε νωρίτερα φέτος.
Τώρα οι ερευνητές EHT με επικεφαλής Έιβερι Μπρόντερικ του Περιμετρικού Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής του Καναδά και του Πανεπιστημίου του Waterloo επανεξέτασαν τις παρατηρήσεις τους για το M87* αναζητώντας έναν αιχμηρό δακτύλιο φωτός που δημιουργείται από φωτόνια που κάνουν μια μισή τροχιά γύρω από το πίσω μέρος της μαύρης τρύπας πριν ταξιδέψουν στη Γη. Αυτός ο δακτύλιος προβλέπεται από γενικές σχετικιστικές μαγνητοϋδροδυναμικές προσομοιώσεις της περιοχής που περιβάλλει το M87*, αλλά δεν ήταν ορατός λόγω του φωτεινού δίσκου διάχυτου φωτός που δημιουργείται από φωτόνια που ταξιδεύουν απευθείας στη Γη.
Βλέποντας τις πυγολαμπίδες
«Κλείσαμε τον προβολέα για να δούμε τις πυγολαμπίδες», λέει ο Broderick, προσθέτοντας, «Καταφέραμε να κάνουμε κάτι βαθύ – να επιλύσουμε μια θεμελιώδη υπογραφή της βαρύτητας γύρω από μια μαύρη τρύπα». Η ομάδα το έκανε αυτό χρησιμοποιώντας έναν νέο αλγόριθμο απεικόνισης στον οποίο πρόσθεσε ΘΕΜΙΔΑ – ένα πλαίσιο ανάλυσης που βοηθά τους ερευνητές να κατανοήσουν τις παρατηρήσεις EHT.
Μέλος της ομάδας Χουνγκ-Γι Που του Εθνικού Κανονικού Πανεπιστημίου της Ταϊβάν λέει ότι ο νέος αλγόριθμος επιτρέπει στη συνεργασία να «ξεκολλήσει» στοιχεία μιας εικόνας EHT έτσι ώστε «το περιβάλλον γύρω από τη μαύρη τρύπα να μπορεί στη συνέχεια να αποκαλυφθεί καθαρά».
Κατασκευή τηλεσκοπίου μεγέθους πλανήτη
Εκτός από την παρατήρηση του δακτυλίου φωτονίων, η ομάδα βρήκε στοιχεία για έναν ισχυρό περιστρεφόμενο πίδακα υλικού που εκτοξεύτηκε από την περιοχή της μαύρης τρύπας. Η τελευταία παρατήρηση επιβεβαιώνει τη θεωρητική πρόβλεψη ότι η περιστροφή της μαύρης τρύπας δημιουργεί μια ισχυρή εκροή υλικού. Αυτή η τελευταία ανάλυση σε συνδυασμό με προηγούμενες παρατηρήσεις επέτρεψε επίσης στην ομάδα να δώσει την καλύτερη τιμή μέχρι στιγμής για τη μάζα του M87*, δεσμεύοντάς την στα 7.13 ± 0.39 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες.
Η θεωρία προβλέπει ότι θα πρέπει να υπάρχουν περισσότεροι δακτύλιοι γύρω από τον M87*, καθένας από τους οποίους αντιστοιχεί σε φωτόνια που κάνουν διαφορετικές τροχιές γύρω από τη μαύρη τρύπα. Η ομάδα πιστεύει ότι θα πρέπει να είναι σε θέση να βελτιώσει την ανάλυσή της για να δει τουλάχιστον έναν ακόμη από αυτούς τους δακτυλίους.
Η έρευνα περιγράφεται στο Η αστροφυσική Εφημερίδα.
