Prvi posnetek črne luknje v središču Galaksije

Da ima naša Galaksija v svojem središču supermasivno črno luknjo, je znano že od 80. let minulega stoletja, v zadnjih letih pa so se nabrali še trdni dokazi za to. Včeraj pa smo dobili še prvo fotografijo črne luknje, ki ima maso za približno 4,15 milijona Sonc. Posnetek so izdelali v kolaboraciji Event Horizon Telescope (EHT), ki je pred tremi leti objavila prvo fotografijo katerekoli črne luknje sploh. Naša črna luknja se imenuje Strelec A* (Sgr A*) in je od Zemlje oddaljena 27.000 svetlobnih let.

Črne luknje se imenujejo črne, ker je ubežna hitrost na njihovem površju vsled ogromne mase višja od hitrosti svetlobe. Ker je svetlobna hitrost absolutna hitrostna omejitev v vesolju, to pomeni, da onstran dogodkovnega horizonta iz črne luknje ni povratka. Kar pade vanjo, je ne more več zapustiti. Naivno bi pomislili, da za pobeg ne potrebujemo ubežne hitrosti, kot tudi rakete z Zemlje letijo z nižjo hitrostjo od ubežne hitrosti (ker imajo pogon in so večstopenjske), a črne luknje dejansko natrgajo prostor-čas do te mere, da pobega resnično ni. Od koder ne more svetlobe, je videti črno. Kako torej vidimo posnetke črnih lukenj, kjer je karkoli obarvanega?

Črna luknja na posnetku je še najbolj podobna krofu, s čimer je podobna tako sliki prve črne luknje izpred treh let kakor tudi teoretičnim napovedi iz Einsteinove teorije relativnosti. S tem smo dobili prvi neposredni dokaz, da je Strelec A* res črna luknja, kar smo sicer iz kopice posrednih dokazov vedeli že prej. Meritve je EHT izvajal aprila 2017 iz osmih observatorijev po celem svetu. Takrat so izvedli meritve črne luknje M87*, ki so jo objavili pred tremi leti, in Strelca A*. Skupno so nabrali več kot 4000 TB podatkov, kar je tako veliko, da so jih raje prepeljali fizično na diskih kakor pretočili prek interneta. Observatoriji so razporejeni po celem svetu, od Amerik prek Evrope do Antarktike. A posnetke M87* so objavili prej, ker je - resda bolj oddaljena - precej večja in zato lažje obvladljiva. Strelec A* je dovolj majhen, da so variacije na posnetkih velike, kar je otežilo meritve. Tako so posneli več tisoč fotografij Strelca A*, danes predstavljena slika pa je rezultat njihove obdelave in združitve. V prihodnosti bomo dobili še videoposnetek, so obljubili.

Strelca A* s klasičnimi optičnimi teleskopi ne moremo opazovati. V resnici vedno, tudi z radijskimi teleskopi, gledamo dogajanje pred dogodkovnim horizontom, kamor se stekajo ogromne količine snovi, ki jo luknja sesa vase. Snov se pri tem segreva in sveti, kar lahko opazujemo. Do Zemlje pripotuje precej popačena slika, ker so gravitacijska polja tam tako ogromna, da svetloba potuje po močno ukrivljenih tirnicah, kar nam omogoča pokukati celo za črno luknjo. Črni luknji Strelec A* in M87* sta z Zemlje videti tako majhni (le nekaj kotnih milisekund), potrebujemo ogromne teleskope ali veliko število teleskopov. Namesto teleskopa v velikosti Zemlje so uporabili teleskope na različnih koncih Zemlje, ki so istočasno snemali nebo (postopku pravimo interferometrija). Opazovali so svetlobo valovnih dolžin 1,3 milimetra. Rezultate so nato obdelali na superračunalnikih v ZDA in Nemčiji.

EHT v letih 2019 in 2020 ni snemala novih posnetkov, nadaljevala pa je v letih 2021 in 2022. V prihodnosti tako pričakujemo posnetke še večjih resolucij in odgovore na nova vprašanja, denimo ali ima Strelec A* curka, ki v nasprotnih smereh brizgata snov proč od črne luknje zaradi padanja snovi vanjo. Če ju ima, sta šibkejša kot v preteklosti, a še vedno lahko imata pomemben vpliv na rojevanje novih zvezd.