Crna rupa – galaksija M87 (I deo)

Na nekoliko simultanih konferencija za javnost, objavljen je prvi snimak gargantuanske crne rupe u središtu galaksije Messier 87, udaljene od nas preko 50 miliona svetlosnih godina.

UVOD

Autor: dr Marko Ekmedžić, maš. inž.

Kažu stručnjaci da se u današnje vreme, nova tehnološka generacija, bilo da su u pitanju mobilni telefoni ili računarski hardver, pojavljuje već na svakih ne više od pola godine. Prestupna godina se dešava na svake četiri godine, Halejevu kometu ćete videti po svoj prilici, jednom, ili baš ako imate puno sreće, dva puta u životu. Značajna naučna otkrića, takva da promene tok nauke i tehnike a toliko silno zavisna od inspiracije nadarenog pojedinca, dešavaju se možda jednom u stoleću ili dva. Mnoge prekretnice u trajanju naše vrste, merimo vremenskim okvirima koji odgovaraju milenijumima, erama, dobima. Neka otkrića pak, takva su da se vreme može slobodno računati kao ono do njih i ono nakon njih.

U takva spada i otkriće tima naučnika okupljenog u kolaboraciju Event Horizon Telescope (EHT), svetskoj javnosti obznanjeno 10. aprila 2019. godine.

Tada je naime, na nekoliko simultanih konferencija za javnost, objavljen prvi snimak gargantuanske crne rupe u središtu galaksije Messier 87, udaljene od nas preko 50 miliona svetlosnih godina.

Džin teži od šest milijardi naših Sunaca, prikazao nam se kao – tama. Tama opervažena prstenom svetlosti, zakrivljene i izlomljene jezivom silinom privlačne sile svog gospodara, crne rupe iz srca komšijske galaksije.

Ne samo što je čovečanstvo po prvi put uspelo da zaviri iza dotadašnjih dometa nauke, već su se i više od veka ranije postavljeni Ajnštajnovi postulati, formulisani u opštoj teoriji relativnosti, pokazali kao, sva je prilika, tačni.

Time je otkriće još značajnije, jer ne samo što se slika crne rupe ukazala pred nama, već je u pravoj prirodi svog savijanja prostorvremena, na čudesan način sa sobom donela i zakrivljeno vreme, u kome smo 2019. iznova dodirnuli blistavost Ajnštajnovog uma iz 1915.

Istine i naučne pravde radi, ne treba zaboraviti i to da je lov za likom ove crne rupe, bio olakšan i izuzetnim delom koji su za sobom ostavili Švarcšild, Hoking, Finkelštajn, Ker, Kalatnikov, Bekenštajn i mnogi drugi.

Ne treba zaboraviti ni to da je u timu EHT, vredno radilo nekih 200 naučnika iz celog sveta, u pravom i bukvalnom globalnom naporu da se dođe do novih odgovora na neka stara pitanja.

U člancima koji slede, predstavićemo uvaženim čitaocima neke osvrte, saznanja i mišljenja naučne i popularne javnosti o ovom otkriću koje redefiniše naše posmatranje svemira, naša znanja o njegovim fenomenima i naša pitanja, kojima želimo da dokučimo sve njegove tajne.

Pridružite nam se.

PRIRODA M87 – POGLED NA SUPERMASIVNU CRNU RUPU

Originalni autor: Džejk Parks (Jake Parks)
The nature of M87: EHT’s look at a supermassive black hole

Izuzetno veliki međunarodni tim, odnosno kolaboracija istraživača, objavila je prve ikada zabeležene direktne slike paklenog okruženja supermasivne crne rupe. Ovaj tim, deo projekta Event Horizon Telescope (Teleskop horizonta događaja, EHT), iskoristio je globalni pojas teleskopa da bi prodro u usijani disk materijala koji se vrti oko gargantuanske crne rupe u središtu galaksije M87.

Rezultati potvrđuju da se usijani gas koji se vrti oko crne rupe, kreće brzinom bliskom brzini svetlosti, stvarajući pri tome haotični svemirski vir oko same crne rupe. A prema istraživanju objavljenom 10. aprila u časopisu „The Astrophysical Journal Letters”, struktura crne rupe je približno kružna, baš onakva kakvu Ajnštajnova opšta teorija relativnosti i predviđa, što znači da je teorija prošla još jedan ozbiljan test.

„Sve u svemu”, piše u radu, „osmotreni prikaz je u skladu sa očekivanjima za senku obrtne Kerove crne rupe, kako ga predviđa opšta relativistika.”

Messier 87 (M87) je gigantska eliptična galaksija koja se nalazi na nekih 53 miliona svetlosnih godina od Zemlje. Ovaj džin drži bilione zvezda i pomaže da se ukotvljenim drži oko 2000 galaksija, uključujući tu i Mlečni put, koje sačinjavaju naš lokalni kosmički grad, nazvan jato (skupina, klaster) Devica (Virgo). Sa svoje strane, jato Devica je primarna komponenta mnogo većeg superjata (superskupina, superklaster) Devica.

Bez upečatljivih spiralnih grana koje ukrašavaju veliki broj njenih suseda, M87 deluje kao donekle tamni, sferni mehur. Međutim, u njoj se krije jedan od najmoćnijih galaktičkih motora u lokalnom univerzumu. Supermasivna crna rupa iz M87 skladišti masu nekoliko milijardi sunaca u iznenađujuće maloj zapremini. A sedmogodišnje istraživanje pomoću Hablovog svemirskog teleskopa je uhvatilo ovu nevidljivu zver kako ispaljuje moćni mlaz visokoenergetskih čestica brzinom bliskom brzini svetlosti, izbacujući ih na daljinu od oko 5000 svetlosnih godina u svemir.

Ranija istraživanja supermasivne crne rupe iz M87, govore da se možni mlazevi iz galaksije izbacuju onda kada se gusti disk materije, nazvan akrecioni disk, zavrti poput vira oko crne rupe brzinom od oko 3,5 miliona km/h. Materijal unutar akrecionog diska se međusobno tare tokom obrtanja, gde se unutrašnje oblasti vrte brže od onih daljih, spoljnih. Diferencijalno obrtanje dovodi do toga da da se magnetna polja zavijaju jedna oko drugih. što potom dovodi do izbacivanja materijala koji ide ka crnoj rupi, brzinom bliskom brzini svetlosti.

„Mislimo da je obrtanje crne rupe u međudejstvu sa magnetnim poljem ono što dovodi do izbacivanja mlazeva, ali nemamo za to dokaz”, rekla je Ferjal Juzel (Feryal Özel), astrofizičarka sa Univerziteta u Arizoni i deo tima EHT za sajt Astronomy. „Ako vidimo slike nalik na mlazove ili nešto povezano sa njima, mislim da to uvećava naše pouzdanje u ideju da su mlazevi nastali veoma blizu crne rupe.”

Iako je mnoštvo istraživača ispitivalo dešavanja u M87 i ranije, 2012. je, tada još novi EHT, provirio u ovu galaksiju po prvi put. U to vreme, koristio je manje radio opservatorija i prikupljao značajno manje podataka, pa nije mogao da stvara slike. Ali je svejedno uspeo da otkrije dokaze da se supermasivna crna rupa iz M87 obrće u istom smeru kao i njen akrecioni disk.

Izračunali su i da se najbliža unutrašnja ivica akrecionog diska crne rupe proteže širinom od samo otprilike pet Sunčevih sistema. Treba imati na umu da crna rupa iz M87 ima masu otprilike 3-7 puta milijardi puta veću od mase našeg Sunca, ili oko 1000 puta veću od crne rupe Mlečnog puta, Sagittarius A*. Dakle, to je ogromna masa, sabijena na relativno mali prostor.

Sa novom, EHT-ovom slikom M87, imamo do sada neviđeni pogled na crnu rupu i na njeno okruženje, uključujući i njene mlazeve. I premda slika nije najviše rezolucije, jedinstveni oblik i senka crne rupe u ogromnoj meri unapređuju naše razumevanje ovih objekata koji zakrivljuju stvarnost.

Sve, bila to materija ili svetlost, a što prođe pored akrecionog diska crne rupe i iza tačke bez povratka, nazvane i horizont događaja, zauvek je izgubljeno, te stoga ne možemo da vidimo samu crnu rupu. Ipak, možemo da vidimo senku crne, prikazanu kao silueta na užarenom materijalu koji se vrti oko crne rupe.

„Slika koju vidimo, uključuje i senku, ne zbog toga što je neprovidna, već zbog toga što apsorbuje svetlost koja se nalazi iza nje”, kaže za sajt Astronomy Avi Loeb, astronom sa Univerziteta Harvard, koji nije učestvovao u projektu EHT. „Tako, u pitanju je tamna oblast okružena tankim pojasom svetlosti, nešto nalik na mladi Mesec. Jedna strana se približava, druga udaljava. Tako je strana koja se približava svetlija.”

Prva slika će biti proučavana i analizirana u godinama ispred nas, ali EHT se tek zagreva. Sada kada je moguće razaznati oblast oko crne rupe koja se krije u središtu galaksije, možemo očekivati da vremenom dođemo i do slika drugih crnih rupa izvan M87.

Direktnim snimanjem supermasivne crne rupe iz M87 i njenog akrecionog diska, istraživači su već ostvarili uvid u složene procese koji oblikuju mlazeve kod aktivnih galaksija. I s obzirom na to da su moćne, supermasivne crne rupe koje izbacuju mlazove materije bile češće u ranom univerzumu, ovaj uvid može pomoći da razumemo bolje i to kako je naš mladi kosmos evoluirao.

TAJ ČUDNI OBJEKAT – M87

Originalni autor: Bob Berman
Weird Object: M87

Položaj, položaj, položaj. Većina oblasti u našem ogromnom, neuhvatljivom univerzumu izgleda nalik na bilo koju drugu. Ipak, neka mesta se drastično razlikuju od drugih. Naša jedinstvena galaksija ima baš takvu, privilegovanu poziciju.

Naš Mlečni put je jedan od 5000 članova superjata Devica (Virgo), čije je središte, nekih 50 miliona svetlosnih godina daleko od nas, obeleženo najmasivnijom galaksijom u ovom delu svemira, M87. Ovaj sferični grad sunaca je dom bilionima zvezda (da ne bude greške, misli se na hiljade milijardi), što znači da je deset puta bogatiji od naše galaksije. Materija koju ne vidimo, čini da njena stvarna masa bude bliža vrednosti od 200 Mlečnih puteva.

Svom težinom zavaljena u njenom središtu, poput kakvog Džabe Hata, nalazi se jedna od najmasivnijih crnih rupa u poznatom univerzumu, težine od nekih 6, ili preciznije 3-7 milijardi masa našeg Sunca. A u samom središtu te crne rupe je… pa, to niko ne zna. Naša nauka popušta pod takvim okolnostima. Sve što znamo je to da kako otvaramo svaku kutiju, u njoj nalazimo novu, a sam sanctum sanctorum je jedna neviđena crna rupa koja izbacuje bizarno plavkasti mlaz materijala sa svoje zapadne strane, pravo ka nama. Štaviše, deluje da taj mlaz putuje čak i brže od brzine svetlosti.

No, vratimo se natrag, u mart 1781. godine, u isti mesec kada je Vilijam Heršel (William Herschel, 1738-1822) otkrio Uran. Francuski astronom Šarl Mesije (Charles Messier, 1730-1817) je otkrio nekoliko mehurastih objekata u sazvežđu Devica (Virgo) i dodao ih u katalog koji je pravio. Jedan od njih je nazvao „broj 87”, pa je i danas ostao naziv, donekle izmenjen, kao „Messier 87” ili samo “M87”.

Niko nije uspeo da otkrije nešto više o ovoj mrljavoj lopti još nekoliko generacija, sve do XX stoleća, kada je Heber Kertis (Heber Curtis, 1872-1942) uočio čudni mlaz 1918. godine. 1950-te su donele veće skokove u našem razumevanju pojava, kada je novi, 200-inčni Hejl teleskop na kalifornijskoj planini Palomar uočio neverovatan oblak globularnih jata, koja se uz M87 nalaze poput kakvog roja pčela. I dok naš Mlečni put ima oko 150 globulara, M87 je okružen sa oko 12000 ovih gustih, sferičnih zvezdanih gradova. Svaki je gotovo jedan ostrvski univerzum, sam za sebe, dodajući tako još jedan sloj, kao kod luka, na celokupnost ove monstruozne galaksije.

Negde u to vreme, postala je očigledna i stvarna udaljenost M87, od nekih 55-60 miliona svetlosnih godina, odakle je zaključeno i da joj je prečnik nekih 120000 svetlosnih godina, što donekle odgovara veličini naše galaksije. Osim što M87 njena značajno veća gustina i činjenica da njenih 2,7 biliona delova stvara voluminoznu loptu a ne disk, stavlja daleko izvan naše lige. Istraživanja iz poslednjih par godina pokazuju da se bledi spoljnih slojevi M87 protežu i mnogo dalje, toliko da je njena prava veličina na našem nebu približnija vrednosti od polovine stepena, odnosno isto koliko zauzima i pun Mesec. To je dovelo do velike skorašnje revizije podataka o M87, za koju se sada smatra da ima širinu od čak 500000 svetlosnih godina. Takođe, istraživanja iz 2015. su ukazala na to da je M87 po svoj prilici bukvalno progutala jednu čitavu drugu galaksiju u poslednjih milijardu godina.

1954. je M87 identifikovana kao vizuelni objekat koji odgovara tačkastom izvoru intenzivnog selestijalnog radio šuma otkrivenom 1947. i nazvanom Virgo A. Kasnije, 1965. i 1967. godine, kada su raketama nošeni detektori iks zraka postali dostupni, posmatrači su videli M87 kao moćni izvor istovetnog odašiljanja, čiji filamenti se pružaju daleko izvan vidljivih mlazeva, do vrednosti od čak 100000 svetlosnih godina. M87 stvara i izuzetno snažnu emisiju gama zraka, najmoćnije poznate elektromagnetne energije.

Prirodno, onda kada je Hablov svemirski teleskop lansiran, M87 je postala primarni fokus njegovog istraživanja – posebno to čudnovato izbacivanje mlazeva na zapad od središta, za koje je Habl pokazao da je agresivno turbulentno i usijano. Drugi, značajno manji mlaz je otkriven kako izvire sa potpuno suprotne strane galaksijine supermasivne crne rupe. Čvor u glavnom mlazu, nazvan HST-1, a koji periodično posmatraju i Hablov svemirski teleskop i Opservatorija iks zraka Čandra, poslednjih godina je misteriozno naglo postao znatno svetliji.

Mlaz je izvor svih tih intenzivnih iks zraka, gama zraka i radio talasa. Mlaz ima duboku plavu boju koja potiče od sinhrotronog zračenja, koje nastaje od elektrona u supersnažnim magnetnim poljima. Stvara ga materija koja upada u gargantuansku crnu rupu galaksije M87. Sinhrotrone emisije su izuzetno redak vid sjaja, znak ultraekstremnih okolnosti, primećenih kod svega nekoliko drugih nebeskih objekata, poput nebule Rak. Vidljivi, 5000 svetlosnih godina dugački mlazevi, kao da bivaju izbačeni brzinom čak pet puta većom od brzine svetlosti. Kako znamo da je to nemoguće, pretpostavljamo da je to samo efekat perspektive, iluzija izazvana time što je zrak žestoko izdužen jer se kreće gotovo idealno pravo ka nama. Pomoću najobičnijih amaterskih teleskopa, M87 je moguće uočiti. Sa magnitudom 9,6, gotovo da i nema izazova. Za mlazeve je pak potrebno čisto nebo i veliki uređaj.

Za razliku od Omega Kentaurija i nebule Tarantula, M87 nije materijal za kalendare. Tek mali broj ljudi bi za nju rekao da je prelepa. Njena privlačnost je tu samo za um. Zašto? Zato što ovde, u Devici, mi posmatramo najmasivniju galaksiju u našem kvadrantu kosmosa, koja je dom rekordne crne rupe koja eksplozivno stvara čudne i brutalne plave mlazeve, čije delovanje ostaje deo frustrirajuće misterije.

PRVI SNIMAK CRNE RUPE

Originalni autor: Nađa Drejk (Nadia Drake)
First-ever picture of a black hole unveiled

Na udaljenosti od više od 50 miliona svetlosnih godina, u srcu divovske eliptične galaksije Messier 87, gargantuanska zver proždire sve što zaluta blizu nje. Zvezde, planete, gasovi i prašina, čak i svetlost, ne mogu pobeći zagrljaju zveri nakon što pređu granicu nazvanu horizont događaja.

10. aprila 2019, naučnici su prikazali sliku tog objekta, supermasivnu crnu rupu koja ima masu 6,5 milijardi naših Sunaca. Poput kružnog ambisa okruženog nejednakim prstenom svetlosti, ovaj izuzetni snimak je prvi pogled ikada na siluetu crne rupe, slika koja se šunja sve do ivice čeljusti crne rupe, ivice sa koje je nemoguće pobeći.

Nova slika je izuzetno dostignuće projekta Event Horizon Telescope (EHT), globalne kolaboracije više od 200 naučnika koji koriste skup opservatorija rasutih širom sveta, od Havaja pa do Južnog pola. Zajedničkim delovanjem, ovaj skup teleskopa radi kao jedan teleskop veličine cele planete i tako je uspeo da prikupi više od petabajta (1 PB = 1000000000000000B = 1015 bajtova = 1000 terabajta) podataka, dok je gledao ka crnoj rupi galaksije M87 u aprilu 2017. Nakon toga, trebalo je dve godine da naučnici sklope prvu sliku crne rupe.

Pre sadašnjeg trenutka, ljudi su mogli da vide samo indirektne dokaze da crne rupe uopšte postoje, tako što su posmatrali zvezde koje kao da orbitiraju oko bizarnih objekata, hvatanjem zračenja superpregrejane materije koja se vrti oko crnih rupa ili posmatranjem ekstremno energizovanih mlazeva čestica izbačenih iz uzburkanog okruženja crnih rupa.

„Izučavamo crne rupe već toliko dugo da je ponekad lako zaboraviti to da niko od nas nije do sada video nijednu od njih”, rekao je 10. aprila Frans Kordova (France Cordova), direktor Nacionalne naučlne fondacije (National Science Foundation) tokom konferencije za novinare na kojoj su objavljeni rezultati tima naučnika, u Nacionalnom klubu štampe (National Press Club) u Vašingtonu.
„Zadovoljstvo nam je što možemo da vas danas obavestimo da smo videli ono za šta smo verovali da se ne može videti”, dodao je direktor projekta, Šep Dolman (Shep Doeleman), iz Harvard-Smitsonijan instituta za astrofiziku. „Ono što vidite je dokaz horizonta događaja… Sada imamo vizuelni dokaz crne rupe.”

Šest radova objavljenih tog 10. aprila u časopisu „Astrophysical Journal Letters” opisuju vrhunsko delo opservacione nauke, proces dobijanja podataka i detalje koje slika prikazuje. Jedno od najvažnijih dostignuća koje treba upamtiti je to što je omogućeno direktno proračunavanje mase crne rupe, koja se mora povezati sa procenama izvedenim iz kretanja orbitirajućih zvezda. Podaci takođe nude i neke nagoveštaje o tome kako supermasivne crne rupe uspevaju da izbace gargantuanske mlazeve čestica koje se kreću brzinom bliskom brzini svetlosti. „Zbilja je izuzetno, gotovo vas tera da se osetite malim na određeni način”, rekao je Dolman. „Priroda se urotila da nam dopusti da vidimo nešto što smo smatrali da je nevidljivo.”

EHT je isprva pokrenut da bi snimio supermasivnu crnu rupu u jezgru naše galaksije, Mlečnog puta, nazvanu Sagittarius A*, koja je potpuno zanemarljive veličine u odnosu na M87 i ima masu ravnu „tek” četiri miliona naših Sunaca. S obzirom na to da je M87 jedna od najbližih i najvećih crnih rupa, tim je odlučio da teleskop usmeri i na tu stranu, nadajući se da će doći do prilike da uporedi dve svemirske pojave.

Pogled u srce naše galaksije se pokazao komplikovanijim od pogleda niz grotlo crne rupe u susednom galaktičkom jatu, pa se zato portret iz M87 i pokazao prvi.

Umesto obične slike, poput brojnih spektakularnih fotografija koje nam je podario Hablov svemirski teleskop, slika sa EHT-a je proizvod procesa koji se naziva interferometrija, koja kombinuje posmatranja sa više teleskopa u jednu sliku. Kada više tanjira simultano posmatra istu metu, naučnici mogu spojiti posmatranja i „videti” objekat na način istovetan tome kao da je korišćen jedan ogromni tanjir koji pokriva rastojanje između tih teleskopa.

Da bi se razaznale takve, masivne crne rupe, koje su pak sićušne spram galaksija koje ih okružuju, konzorcijum je morao da iskoristi moć radio teleskopa širom planete. Na kraju, šest opservatorija u Meksiku, na Havajima, u Arizoni, Čileu i u Španiji, usmeile su svoje poglede ka nebu i gledale u M87, najveću galaksiju u središtu jata Devica (Virgo). Delujući kao jedan teleskop, veličine Zemlje, ova mreža posmatrača je mogla da razazna objekte koji su tek jedan desetohiljaditi deo ugaone veličine onoga što Habl može da uoči.

„Ono što pokušavamo da snimimo je zaista vrlo, vrlo malo na nebu”, kaže Kejti Bouman (Katie Bouman) sa Kalteka, članica EHT tima za snimke. „Otprilike je iste veličine kao kada biste pokušavali da napravite snimak pomorandže na Mesecu.”

Tokom nekoliko dana, tim je posmatrao M87 na kratkim talasnim dužinama radija, jer radio talasi mogu da se probiju kroz mutne slojeve prašine i gasa oko središta galaksija. Tokom tog ciklusa posmatranja, u kom su posmatrane i druge mete, a ne samo M87, tim je prikupio toliko podataka, čak pet petabajta, da je jedini razuman način da se prenesu bilo slanje čitavih fizičkih hard diskova, umesto slanja digitalnih podataka.

„Pet petabajta je mnogo podataka”, kaže član tima, Den Maroun (Dan Marrone) sa Univerziteta Arizona. „To je jednako vrednosti 5000 godina trajanja mp3 fajla, ili prema jednoj studiji koju sam čitao, kompletnoj selfi kolekciji 40000 ljudi, tokom čitavog života.”

Tada, s obzirom na to da kombinovanje posmatranja iz različitih opservatorija nije jednostavan posao, četiri tima je nezavisno procesiralo podatke, koristeći različite algoritme i proveravajući ih poređenjem sa raznim modelima. Na kraju, slike koje je dobio svaki od timova, bile su prilično nalik jedne na druge, ukazujući na to da su posmatranja robusna i da je konačna slika najpreciznija moguća. Da bi bili sigurni, uporedili su je i ustanovili da je gotovo identična simulacijama koje je tim stvorio u godinama pre izbacivanja konačne slike.

„Gotovo je zastrašujuće nalik na ono što smo predvideli”, kaže članica EHT tima Sera Markof sa Univerziteta u Amsterdamu. „Otvaram sliku na telefonu svako malo u razna nedoba i samo gledam u nju.”

Tim planira da uskoro podeli i sliku supermasivne crne rupe u najvećoj blizini Zemlje, ali samo zato što je Sagittarius A* bliži, ne treba očekivati da slika bude bitno oštrija od one koju smo već videli.

„M87 je gotovo dve hiljade puta dalje, ali je i njena crna rupa oko dve hiljade puta veća”, kaže lord Martin Ris (Martin Rees) sa Univerziteta Kembridž, koji je i kraljevski astronom Ujedinjenong Kraljevstva. „Iste su ugaone veličine na nebu.”

Sa slikom u rukama, naučnici sada mogu da počnu sa istraživanjem dubljih misterija fizike crnih rupa, uključujući tu i potvrđivanje njihovih temeljnih pretpostavki.

„Ono što bismo zaista želeli da saznamo iz ovih posmatranja je to da li su svojstva ovih crnih rupa zaista ono što očekujemo, ukoliko je Ajnštajn bio u pravu”, kaže Ris.

Za sada, deluje kao da je Ajnštajn bio u pravu – na neki način. Iako je čuveni fizičar bio skeptičan u vezi sa tim da li crne rupe uopšte i postoje, rešenja njegovih jednačina opšte teorije relativnosti koju je objavio 1915, predviđaju da ukoliko u iniverzumu postoje izuzetno masivna tela, trebalo bi da budu sferna, podsećajući na tamnu senku postavljenu na prsten svetlosti.

Slika iz M87 se poklapa sa tim predviđanjima, iako je prsten svetlosti donekle neujednačen, pa oblik izgleda kao ispupčena krofna. Ipak, to se moglo i očekivati. Materija se obrće oko crne rupe formirajući svetleći disk a s obzirom na to da se deo tog diska kreće ka nama, to izaziva da delovi kruga budu donekle svetliji.

„Čitava ta stvar se kreće, pa neki njeni delovi treba da zrače ka nama – to je ono što su pogrešili u filmu Interstelar!”, kaže Markof, govoreći o umetničkoj viziji supermasivne crne rupe u filmu iz 2014. godine. „Postoji nešto veoma problematično u vezi sa time da vidite ovu sliku i onda shvatite da gledate u mesto na kom bukvalno nestaje prostorvreme”, dodaje.

Na osnovu horizonta događaja iz M87, tim je izmerio da je masa ove crne rupe oko 6,5 milijardi naših Sunaca, što je stavlja sasvim u okvire indirektnih procena, izvedenih iz kretanja orbitirajućih zvezda. Problematično je ipak to što je procena mase znatno veća od broja izvedenog iz kretanja orbitirajućeg gasa, a što je lakša i uobičajenija tehnika koja se koristi kada se određuje težina crne rupe. Ali, ta metoda baš i ne funkcioniše, a na naučnicima je da ustanove i zašto.

„Skaliramo vrste galaksija koje možemo dosegnuti dinamikom gasova, pa je verovatno kritični trenutka da tu tehniku ispravno i kalibrišemo”, kaže Dženi Grin (Jenny Greene), astrofizičarka sa Univerziteta Prinston.

Ipak, dok novi podaci pomažu u određivanju mase crne rupe, timu je teže da kaže to dokle seže horizont događaja crne rupe iz M87. Kao što senke ili siluete često imaju razmrljane ivice, isto se primećuje kod tamnog kruga na novoj slici. Njegova tačna širina zavisi od niza parametara koji još uvek nisu poznati, poput toga koliko se brzo crna rupa obrće i od toga koja joj je tačna orijentacija u svemiru.

Izvesno je to da ukoliko bi crna rupa bila negde u našem Sunčevom sistemu, njen horizont događaja bi se širio daleko preko orbite Plutona, možda i preko celih 120 rastojanja od Zemlje do Sunca.

Zanimljivo, to bi značilo da biste mogli da hodate po horizontu događaja iz M87 i da to čak i ne osetite – crna rupa je toliko velika da je prostorvreme jedva i zakrivljen na toj daljini. Tu bi privlačna sila giganta iz M87 bila podjednaka po celom našem telu, bukvalno od glave do prstiju na nogama. Ali, kako biste se približavali samoj crnoj rupi, zakrivljenost bi se uvećavala, sve dok ne biste bili bukvalno iskidani u vertikalne, na špagete nalik niti (to biste definitivno osetili i nelagoda bi počela mnogo ranije).

Niko zapravo ne zna šta je, ako je uopšte nešto, u središtu crne rupe, poznatom i kao singularitet. Ta rupa u samom tkanju univerzuma, okružena je zakrivljenim, egzotičnim prostranstvom prostorvremena iz kog ništa ne može uteći.

Međutim, nova slika bi trebalo da pomogne astronomima koji se nadaju da će uspeti da razumeju više o spoljašnjosti M87, posebno o fontanama ekstremno energizovanih čestica koje se kreću brzinom približnom brzini svetlosti. Pružajući se nekih 4900 svetlosnih godina, vidljivi mlaz iz M87 je jedan od većeg broja zadivljujućih spektakularnih prizora obližnjeg univerzuma.

Crna rupa koja izbacuje materiju u svemir može da zvuči kao nešto paradoksalno, znajući da obično teže tome da usisavaju materiju, ali ti egzotični objekti i nisu ništa drugo no začuđujući.

„Izgleda da su podjednako dobre u izbacivanju materijala – mlazeva, vetrova i strujanja – kao što su i u prikupljanju materijala”, kaže Deril Hagard (Daryl Haggard) sa Univerziteta Mekgil i primećuje da naučnici zaista nemaju jasnu ideju o tome kako crne rupe uspevaju da daju energiju mlazevima.

Posmatrajući međusobnu vezu između svetlosti, materije i horizonta događaja iz M87, naučnici će lakše razrešiti tajne ovog enigmatičnog procesa. Brojne opservatorije su i ranije usmeravale pogled ka crnoj rupi, pokušavajući da raspletu pokretačku silu iza njenih mlazeva, proučavajući je u talasnim dužinama širom elektromagnetnog spektra.

Takvi mlazevi izgleda potiču iz diska materije koja se kovitla oko horizonta događaja, u oblasti poznatoj kao ergosfera, kaže Markof. Tu, prostorvreme nikada ne miruje i neprekidno se okreće. To je okruženje obeleženo intenzivnim linijama magnetnog polja, gasovima zagrejanim na milione stepeni i česticama koje jurcaju unaokolo gotovo nemogućom brzinom. Interakcije između tih elemenata na mikroskopskoj skali, nekako oslobađa ogromnu snagu koja se nalazi u mlazevima.

Poređenjem relativno aktivnog mlaza iz M87 sa eventualnom slikom uspavane crne rupe iz naše galaksije, Markof kaže da „možemo bolje razumeti svojevrsno plimsko povlačenje i strujanje uticaja crnih rupa u dugom trajanju istorije našeg univerzuma.”

NEUTAŽIVA SILA (blok)

Originalni autori: Džejson Trit, Aleksander Stegmajer (Jason Treat, Alexander Stegmaier)

Iako njihovo ime nagoveštava prazninu. crne rupe su zapravo najgušći objekti u svemiru, što im daje ogromnu snagu gravitacionog privlačenja. Zvezdane crne rupe, nastale kolabiranjem gigantskih zvezda, mogu sabiti masu deset Sunaca na veličinu Njujorka. Supermasivne crne rupe u središtima galaksija mogu imati masu milijardi Sunaca. Njihovo poreklo je i dalje misterija.

This artist’s impression shows a black hole and its yellow companion star being sent out on a out on a long journey through the Milky Way galaxy by the explosive kick of a supernova – one of the Universe’s most titanic events. New observations made by the ESA/NASA/ESA Hubble Space Telescope have allowed astronomers to measure the motion of this black hole system across the sky using images taken in 1995 and 2001. The results are surprising: the black hole streaks across the plane of our Milky Way at a velocity 4 times that of stars around it! This is the first direct link between black holes and the supernovae that create them.

M87 – 1781. godine, astronom Šarl Mesije (Charles Messier) je otkrio svetlu tačku u sazvežđu Devica (Virgo), sada poznatu kao Messier 87 ili M87, galaksiju od nas udaljenu 55 miliona svetlosnih godina, u kojoj se nalazi nekoliko biliona zvezda. Izuzetno kompaktni izvor radio talasa je u samom srcu galaksije – supermasivna crna rupa, težine nekih 6,5 milijardi naših Sunaca.

Singularitet – Prema Ajnštajnovim jednačinama, u središtu crne rupe, celokupna masa zvezde se sabila u beskonačno gustu, bezdimenzionu tačku koju nazivamo singularitet. Singularitet sasvim moguće uopšte i ne postoji, već ukazuje na matematičku rupu u našem razumevanju gravitacije.

Horizont događaja – Protegnut na više od 11 milijardi kilometara oko supermasivne crne rupe u M87, predstavlja granicu iza koje čak ni svetlost ne može pobeći privlačnoj sili crne rupe.

Statička granica – Obrtanje crne rupe može uvrnuti prostor, ubrzavši ili usporivši pri tome materiju koja orbitira u njenoj blizini. Statička granica je orbita u kojoj tela koja putuju brzinom svetlosti, deluju kao da stoje u mestu posmatrano u odnosu na obrtanje crne rupe.

Akrecioni disk – Uskovitlani disk superzagrejanog gasa i prašine, koji se vrti najverovatnije brzinom bliskom brzini svetlosti oko crne rupe u M87. Disk emituje toplotu, radio šum i velike bljeskove iks zraka, od kojih se neki protežu i više od stotine hiljada svetlosnih godina.

Mlazovi iks zraka – Više od jednog stoleća, astronomi su uočavali „pravi zrak” koji izbija iz M87. Narastajući mlaz nastaje tako što se superzagrejani gas koji se vrti oko središnje crne rupe, ispaljuje duž linija intenzivnog magnetnog polja. Kako elektroni zavijaju spiralno oko ovih linija, tako stvaraju zračenje širom pojasa talasnih užina, od radio talasa pa do iks zraka.

ASTRONOMI SU MOŽDA VIDELI KAKO ZVEZDA POSTAJE CRNA RUPA (I deo)

Originalni autor: Majkl Greško (Michael Greshko)
Astronomers may have finally seen a star become a black hole

Dok su dinosaurusi tabanali drevnom Zemljom pre više od 200 miliona godina, masivna zvezda je ulazila u samrtni ropac. Kosmička eksplozija koja je tome sledila, bila je tako neobična da je ostavila astronome da se češkaju po glavama, onda kada je njen sjaj napokon došao do naše planete, negde u junu 2018.

Sad, taj čudnovati bljesak možda ima i priču o postanku uz sebe. Na osnovu poslednjih posmatranja čudne supernove, nazvane Krava, tim od 45 astronoma veruje da ona označava prvi put kako su ljudi uspeli da uhvate tačan trenutak kada umiruća zvezda porodi crnu rupu.

„Ovo je meta koju smo čekali godinama”, kaže vođa tima, Rafaela Marguti (Raffaella Margutti), astrofizičarka sa Univerziteta Nortvestern. Marguti i njene kolege su predstavili svoj rad početkom 2019. na godišnjem sastanku Američkog astronomskog društva (American Astronomical Society) u Sijetlu, a nalaze su potom objavili i u časopisu „Astrophysical Journal”.

Podaci do kojih je tim došao, uhvaćeni u vipestrukim talasnim dužinama svetlosti, mogu značiti i da je masivna zvezda kolabirala u neutronsku zvezdu, nešto poput gustog zvezdanog leša. Drugi timovi koji su proučavali Kravu, predstavili su alternativna objašnjenja ovog neobičnog ponašanja. Dakle, šta znamo o Kravi i zbog čega je bilo toliko teško astronomima da je opišu. Evo odgovora.

Krava je eksplodirala na obodu CGCG 137-068, patuljaste spiralne galaksije na nekih 200 miliona svetlosnih godina od Zemlje. Nazvana je „Krava” (the Cow) zbog svog formalnog, autogenerisanog imena AT2018cow. Tim astronoma koji radi na havajskim ATLAS teleskopima ju je uočio 16. juna 2018. i informaciju prosledio ostalim astronomima već 17. juna, izazvavši juriš teleskopa koji su pokušali da se okrenu ka eksploziji.

Krava nije prvi bljesak te vrste koji je uočen na noćnom nebu, ali je najbliži koji smo ikada uočili, što je istraživačima dalo do tada neviđenu priliku da ga detaljno posmatraju. Takođe, postao je zaista vrlo svetao za vrlo kratko vreme. Na svom vrhuncu, Krava je bila deset puta svetlija u odavanju iks zraka, od bilo koje uobičajene zvezdane eksplozije, nazvane supernova. Krava je svoj vrhunac osvetljenosti dostigla za samo par dana, dok običnoj supernovi za tako nešto trebaju sedmice.

Uz to, izvor snage Krave nije bio odmah očigledan. Uobičajeno je da supernove svoj eksplozivni zanos dobiju od nikla 56, radioaktivnog izotopa sabijenog u njihovoj unutrašnjosti. Međutim, kada su astronomi izračunali to koliko je „šrapnela” Krava izbacila, došli su do zapanjujuće male količine ukupno izbačenih delova – možda tek jedne desetine mase našeg Sunca, ako i toliko. To je čudno, s obzirom na to da supernove obično izbacuju delove koji odgovaraju masi desetina Sunca.

Čak i ako bi izbačeni delovi Krave u celosti bili sastavljeni od nikla 56, to ne bi bilo dovoljno goriva da se pokrene posmatrana eksplozija. Uz to, u izbačenim delovima je bilo i vodonika i helijuma, koje astronomi nisu očekivali da će pronaći – zvezde koje eksplodiraju u supernove bi trebalo da su odavno sagorele oba ova elementa kao nuklearno gorivo.

%d bloggers like this: