Vrhunac svetline prstena oko supermasivne crne rupe M87 pomerio se za 30 stepeni suprotno od kazaljke na satu za godinu dana. To pokazuju nove slike koje je objavio konzorcijum Event Horizon Telescope.
Saradnja Event Horizon Telescope (EHT), uz doprinos holandskih astronoma, objavila je nove slike M87*, supermasivne crne rupe u centru galaksije Messier 87, koristeći podatke iz posmatranja iz aprila 2018. Uz učešće nedavno pušteni u rad Grenlandski teleskop i dramatično poboljšana stopa snimanja u čitavom nizu, posmatranja iz 2018. nam daju pogled na izvor nezavisno od prvih posmatranja iz 2017.
Nedavni rad pod naslovom „Uporna senka supermasivne crne rupe M87“, objavljen u časopisu Astronomija i astrofizika, predstavlja nove slike iz podataka iz 2018. koji otkrivaju poznati prsten iste veličine kao onaj koji je primećen 2017. Ovaj svetli prsten okružuje duboku centralnu depresiju, „senku crne rupe“, kako predviđa opšta teorija relativnosti. Uzbudljivo, vrh svetline prstena se pomerio za oko 30º u poređenju sa slikama iz 2017. godine, što je u skladu sa našim teorijskim razumevanjem varijabilnosti turbulentnog materijala oko crnih rupa.
„Osnovni zahtev nauke je da bude u stanju da reprodukuje rezultate“, kaže dr Keiči Asada, saradnik istraživač na Institutu za astronomiju i astrofiziku Academia Sinica na Tajvanu. „Potvrda prstena u potpuno novom skupu podataka je ogromna prekretnica za našu saradnju i jak pokazatelj da gledamo u senku crne rupe i materijal koji kruži oko nje.
U 2017, EHT je napravio prvu sliku crne rupe. Ovaj objekat, M87*, je srce koje kuca džinovske eliptične galaksije Mesije 87 i živi 55 miliona svetlosnih godina od Zemlje. Slika crne rupe otkrila je svetao kružni prsten, svetliji u južnom delu prstena. Dalja analiza podataka takođe je otkrila strukturu M87* u polarizovanoj svetlosti, dajući nam bolji uvid u geometriju magnetnog polja i prirodu plazme oko crne rupe.
Nova era direktnog snimanja crne rupe, predvođena opsežnom analizom posmatranja M87* iz 2017. godine, otvorila je novi prozor koji nam omogućava da istražimo astrofiziku crne rupe i omogućimo nam da testiramo teoriju opšte relativnosti na fundamentalnom nivou. Naši teorijski modeli nam govore da bi stanje materijala oko M87* trebalo da bude nekorelirano između 2017. i 2018. Dakle, višestruka posmatranja M87* će nam pomoći da postavimo nezavisna ograničenja na strukturu plazme i magnetnog polja oko crne rupe i pomoći nam da razdvojimo komplikovana astrofizika od efekata opšte relativnosti.
Da bi pomogao u postizanju nove i uzbudljive nauke, EHT je u stalnom razvoju. Grenlandski teleskop se prvi put pridružio EHT-u 2018. godine, samo pet meseci nakon što je njegova izgradnja završena daleko iznad arktičkog kruga. Ovaj novi teleskop je značajno poboljšao vernost slike EHT niza, poboljšavajući pokrivenost, posebno u pravcu sever-jug. Veliki milimetarski teleskop je takođe učestvovao po prvi put sa svojih punih 50 m površine, što je znatno poboljšalo njegovu osetljivost. EHT niz je takođe nadograđen da posmatra u četiri frekventna opsega oko 230 GHz, u poređenju sa samo dva opsega u 2017.
Ponovljena zapažanja sa poboljšanim nizom su od suštinskog značaja da pokažemo robusnost naših nalaza i ojačamo naše poverenje u naše rezultate. Pored revolucionarne nauke, EHT takođe služi kao tehnološko testiranje za najsavremenije razvoje u visokofrekventnoj radio interferometriji.
„Napredovanje naučnih poduhvata zahteva kontinuirano unapređenje kvaliteta podataka i tehnika analize“, rekao je Rohan Dahale, dr. kandidat na Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC) u Španiji. „Uključivanje Grenlandskog teleskopa u naš niz popunilo je kritične praznine u našem teleskopu veličine Zemlje. Posmatranja iz 2021., 2022. i predstojeća 2024. svedoče o poboljšanju niza, podstičući naš entuzijazam da pomerimo granice astrofizike crne rupe.“
Analiza podataka iz 2018. sadrži osam nezavisnih tehnika snimanja i modeliranja, uključujući metode korišćene u prethodnoj analizi M87* iz 2017. i nove razvijene na osnovu iskustva saradnje u analizi Sgr A*.
Slika M87* snimljena 2018. je izuzetno slična onoj koju smo videli 2017. Vidimo svetao prsten iste veličine, sa tamnim centralnim delom i jednom stranom prstena svetlijom od druge. Masa i udaljenost M87* neće se značajno povećati tokom ljudskog života, tako da opšta teorija relativnosti predviđa da bi prečnik prstena trebao ostati isti iz godine u godinu. Stabilnost izmerenog prečnika na slikama od 2017. do 2018. čvrsto podržava zaključak da je M87* dobro opisan opštom relativnošću.
„Jedno od izuzetnih svojstava crne rupe je to što njen radijus u velikoj meri zavisi od samo jedne veličine: njene mase“, rekla je dr Nitika Jadlapali Jurk, bivša diplomirana studentkinja Kalifornijskog tehnološkog instituta (Caltech), sada postdoktorska. saradnik u Laboratoriji za mlazni pogon u Kaliforniji. „Pošto M87* ne nagomilava materijal (što bi povećalo njegovu masu) velikom brzinom, opšta teorija relativnosti nam govori da će njegov radijus ostati prilično nepromenjen tokom ljudske istorije. Prilično je uzbudljivo videti da naši podaci potvrđuju ovo predviđanje.“
Iako se veličina senke crne rupe nije promenila između 2017. i 2018. godine, lokacija najsjajnijeg regiona oko prstena se značajno promenila. Svetla oblast se rotirala za oko 30º u smeru suprotnom od kazaljke na satu da bi se smestila u donji desni deo prstena na poziciji oko 5 sati. Istorijska zapažanja M87* sa manje osetljivim nizom i manje teleskopa takođe su pokazala da se struktura senke menja svake godine, ali sa manje preciznosti. Dok 2018 EHT niz još uvek ne može da posmatra mlaz koji izlazi iz M87 *, osa okretanja crne rupe predviđena sa lokacije najsjajnijeg regiona oko prstena je konzistentnija sa osom mlaza koja se vidi na drugim talasnim dužinama.
„Najveća promena, da se vrhunac osvetljenosti pomerio oko prstena, je zapravo nešto što smo predvideli kada smo objavili prve rezultate 2019. godine“, rekla je dr Brit Džeter, postdoktorski saradnik na Institutu za astronomiju i astrofiziku Academia Sinica na Tajvanu.
„Dok opšta teorija relativnosti kaže da veličina prstena treba da ostane prilično fiksna, emisija iz turbulentnog, neurednog akrecionog diska oko crne rupe će prouzrokovati da se najsvetliji deo prstena klati oko zajedničkog centra. Količina kolebanja koju vidimo tokom vremena je nešto što možemo da koristimo da testiramo naše teorije za magnetno polje i okruženje plazme oko crne rupe.“
