Vědci se chystají poprvé „vyfotografovat“ černou díru

Stáváme se právě svědkem splnění jednoho dávného snu astronomů. Jak vyfotografovat černou díru, objekt, který je nesmírně daleko a navíc z principu věci není vidět?

Pojem „vyfotografovat“ není v uvozovkách náhodou. Nepůjde samozřejmě o opravdovou fotografii tak, jak ji zná široká veřejnost. Vyfotografovat ve viditelném světle černé „nic“ by mohlo být nanejvýš opravdovým uměním.

Černé díry na sebe naštěstí upozorňují jinak, než zářením „díry“ samotné. 

Vědci přichystali mamutí projekt. Rozhodli se propojit vzdálené teleskopy do jednoho celku – a s jeho pomocí pak zachytit záření, přicházející z nejbližší superhmotné černé díry, která se skrývá v centru naší galaxie. Objekt, který se nachází v souhvězdí Střelce, nese název Sagittarius A*.

Černá díra v jádře naší galaxie

Už v roce 1932 si všiml Karl Jansky, že se v souhvězdí Střelce skrývá silný zdroj radiového záření. V sedmdesátých letech minulého století se podařila přesnější identifikace objektu, který dostal jméno Sagittarius A* (Sagittarius podle souhvězdí, ve kterém se nachází, „hvězdička“ měla zdůraznit fakt, že objekt je tak intenzivní, že patrně ovlivňuje okolní hmotu a převádí ji do vybuzeného stavu). Předpoklad, že se jedná o superhmotnou černou díru, vědci zveřejnili v devadesátých letech, tedy poměrně nedávno.

Pro zajímavost

Pro zajímavost: pozorování naznačují, že černá díra v centru naší galaxie není osamělá. Ve vzdálenosti tří světelných roků kolem ní krouží menší černá kolegyně. Zatímco centrální objekt má hmotnost zhruba čtyř miliónů Sluncí, je jeho průvodkyně daleko lehčí a tedy i menší – jen asi 1300 Sluncí. Byla objevena v roce 2004. O rok později vědci zaznamenali v okolí centrální černé díry změny, které dávají tušit, že se v blízkém okolí (do 70 světelných roků) musí nacházet ještě 10 000 – 20 000 lehčích černých děr.

Jak vyfotografovat černou díru?

Objekt, který dostal jméno černá díra, je tak hmotný, že jeho gravitace nedovoluje ani těm nejrychlejším částicím, fotonům, aby opustily jeho sféru působení. Samotná černá díra tedy nevysílá ani viditelné, ani žádné jiné záření. Nedá se proto pozorovat žádným z teleskopů. To ovšem neplatí pro přímé a bezprostřední okolí černé díry. V něm se nachází velké množství materiálu, který kolem ní obíhá.

Na rozdíl od všeobecně zažité představy nejsou černé díry „vysavače“, které letí vesmírem a nekompromisně kradou hmotu hvězd a planet. Je pravda, že hmota, která se kolem „díry“ pohybuje, do ní může dříve nebo později spadnout. Přesto se ale řídí zákony nebeské mechaniky a předtím, než se do „díry“ dostane, musí kolem ní nějakou dobu obíhat po více nebo méně excentrických dráhách. Přitom se hmota nahřívá a vyzařuje různé druhy záření, hlavně v radiové a rentgenové oblasti. Oba druhy záření umíme pozorovat speciálními teleskopy.

Projekt EHT

Vědci budou černou díru pozorovat pomocí EHT (Event Horizon Teleskop). Nejedná se přitom o konkrétní jednotlivý teleskop. Je to spíše projekt, který propojuje různé teleskopy na celém světě.

V průběhu příštích let vědci použijí už existující i teprve stavěné teleskopy, které budou pozorovat elektromagnetické vlnění v milimetrové nebo sub-milimetrové oblasti. Vytvoří se tak velice výkonný systém. Čím větší je teleskop, tím vyšší má citlivost a tím i rozlišení. U propojených teleskopů je citlivost tím vyšší, čím větší je jejich vzájemná vzdálenost.

Díky tomu, že jsou teleskopy rozmístění po celém světě, může se vytvořit virtuální radioteleskop, který by mohl mít teoreticky až velikost Země. S citlivostí, jakou umožňuje takový systém, se vědcům podaří dokonce i přímé sledování detailů na horizontu událostí superhmotné černé díry v jádru naší galaxie.

Počátek nové éry

Než bude celý systém hotový a začne se odměňovat do té doby nevídanými „snímky“ a detaily ze života černé díry, ještě to chvíli potrvá. Nejprve se musí vytvořit síť příhodných teleskopů a musí se kromě jiného vybavit i superpřesnými atomovými hodinami, jak se nedávno stalo v Chile u slavné sítě radioteleskopů ALMA.

Pozorování na prozatím dostupných teleskopech začne letos 5. dubna. Bude trvat 9 dní. Data, která teleskopy nasbírají, pak budou letecky zaslána do Haystack Observatory v Massachusetts, USA. Tam na ně čeká superpočítač, který je zkombinuje. Bude to trvat několik měsíců, než z nich vypočítá „obrázek“ černé díry v souhvězdí Střelce.

Stáváme se právě svědkem splnění jednoho dávného snu astronomů. O podobných plánech mluví vědci s nadšením už od počátku počítačové éry. Počítačová technika totiž může jako jediná zpracovat obrovské množství údajů, které sbírají vzdálené teleskopy, aby z nich vypočítala výsledné snímky. V budoucnosti se můžeme těšit na další objevy, sledování hmoty v akrečním disku černé díry a na průzkum jevů, které předpovídá teorie relativity. První úspěchy (obrázek černé díry)  se dají čekat už za několik měsíců.

http://www.eventhorizontelescope.org/, http://www.eso.org/public/germany/announcements/ann14045/