La centrul Messier 87, o galaxie masivă din apropiatul roi de galaxii Fecioara, există o gaură neagră supermasivă. Numită M87, această regiune devoratoare de spațiu-timp este localizată la peste 55 de milioane de ani-lumină de Pământ și se estimează că are un nucleu care absoarbe lumina, de 6,5 miliarde de ori masa Soarelui.
Pentru prima dată, avem o „imagine” a acestui monstru celestru, și chiar are un nume: Powehi, care înseamnă „creație întunecată, împodobită, fără fund”. Numele remarcabil a fost un efort colaborativ între astronomi și profesorul de limbi străine Larry Kimura de la Universitatea din Hawaii.
„Aceasta este o zi uriașă în astrofizică”, a declarat directorul NSF, France Córdova într-o declarație. „Vedem invizibilul. Găurile negre au stârnit imaginația de zeci de ani. Ele au proprietăți exotice și sunt misterioase pentru noi. Totuși, cu mai multe observații ca aceasta, ele își dezvăluie secretele. De aceea există NSF. Le permitem oamenilor de știință și inginerilor să lumineze necunoscutul, să dezvăluie măreția subtilă și complexă a universului nostru.”
Așa cum astronomul Tim Muxlow de la Universitatea din Manchester a declarat pentru The Guardian în 2017, imaginea capturată nu este exact o fotografie directă a unei găuri negre, ci mai degrabă o imagine a umbrei sale.
„Va fi o imagine a siluetei sale glisând pe fondul strălucirii radiației din inima Căii Lactee”, a spus el. „Acea fotografie va dezvălui contururile unei găuri negre pentru prima dată.”
În ciuda dimensiunii sale supermasive, M87 este suficient de departe de noi pentru a prezenta o provocare masivă pentru orice telescop individual care ar încerca să o captureze. Potrivit revistei Nature, ar necesita ceva cu o rezoluție de peste 1.000 de ori mai bună decât cea a Telescopului Spațial Hubble pentru a reuși. În schimb, astronomii au decis să creeze ceva mai mare – mult mai mare.
În aprilie 2018, astronomii au sincronizat o rețea globală de telescoape radio pentru a observa mediul imediat al lui M87. Împreună, precum personajul robot fictiv Voltron, ele s-au combinat pentru a forma Event Horizon Telescope (EHT), un observator virtual de dimensiunea unei planete, capabil să capteze detalii fără precedent pe distanțe mari.
„În loc să construim un telescop atât de mare încât probabil s-ar prăbuși sub propria greutate, am combinat opt observatoare ca piesele unei oglinzi gigantice”, a declarat Michael Bremer, astronom la Institutul Internațional de Cercetare pentru Radioastronomie (IRAM) și manager de proiect pentru Event Horizon Telescope, citat la acea vreme. „Acest lucru ne-a oferit un telescop virtual de dimensiunea Pământului – aproximativ 10.000 de kilometri în diametru.”
Este nevoie de o comunitate (de telescoape)
Pe parcursul mai multor zile, blocate una de alta folosind precizia excepțională a ceasurilor atomice, telescoapele radio au capturat o cantitate enormă de date despre M87.
Potrivit Observatorului European de Sud, sistemul său Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un partener participant la Event Horizon Telescope, a înregistrat singur peste un petabyte (1 milion de gigabytes) de informații despre gaura neagră. Prea mari pentru a fi trimise prin internet, hard disk-urile fizice au fost trimise cu avionul și introduse în clustere de calcul (numite corelatoare) situate la MIT Haystack Observatory din Cambridge, Massachusetts, și la Institutul Max Planck pentru Radioastronomie din Bonn, Germania.
Și apoi cercetătorii au așteptat. Primul obstacol în calea procesării unei imagini a implicat cel de-al optulea telescop radio participant staționat în Antarctica. Deoarece nu sunt posibile zboruri din februarie până în octombrie, setul final de date capturat de Telescopul de la Polul Sud a fost literalmente plasat în depozit frigorific. Pe 13 decembrie 2017, a sosit în cele din urmă la Observatorul Haystack.
„După ce discurile s-au încălzit, ele vor fi încărcate în unități de redare și procesate cu date de la celelalte 7 stații EHT pentru a completa telescopul virtual de dimensiunea Pământului care leagă antenele de la Polul Sud, la Hawaii, Mexic, Chile, Arizona și Spania”, a anunțat echipa în decembrie 2017. „Ar trebui să dureze aproximativ 3 săptămâni pentru a finaliza compararea înregistrărilor, iar după aceea poate începe analiza finală a datelor EHT din 2017!”
Această analiză finală s-a prelungit pe întregul an 2018, echipa de cercetare formată din 200 de membri studiind cu atenție datele colectate și luând în considerare orice surse de eroare (turbulențe în atmosfera Pământului, zgomot aleatoriu, semnale spurioase etc.) care ar putea degrada imaginea orizontului evenimentelor. De asemenea, au trebuit să dezvolte și să testeze noi algoritmi pentru a converti datele în „hărți ale emisiilor radio pe cer”.
Așa cum Shep Doeleman, directorul EHT, a spus într-o actualizare din mai 2018, procesul a fost atât de intensiv din punct de vedere al muncii încât astronomii au ajuns să-l numească „suprema gratificație întârziată”.
Potrivit NSF, datele colectate au măsurat peste 5 petabytes și au constat în peste o jumătate de tonă de hard disk-uri.
Relativitatea generală a lui Einstein trece un alt test important
Potrivit cercetătorilor, forma umbrei găurii negre este încă un alt aspect al Teoriei Relativității Generale a lui Einstein.
„Dacă este imersată într-o regiune luminoasă, cum ar fi un disc de gaz incandescent, ne așteptăm ca o gaură neagră să creeze o regiune întunecată similară unei umbre – ceva prezis de relativitatea generală a lui Einstein, pe care nu am mai văzut-o niciodată”, a explicat președintele Consiliului Științific EHT, Heino Falcke de la Universitatea Radboud, Olanda. „Această umbră, cauzată de devierea gravitațională și capturarea luminii de către orizontul evenimentelor, dezvăluie multe despre natura acestor obiecte fascinante și ne-a permis să măsurăm masa enormă a găurii negre M87.”
Acum că imaginea a fost dezvăluită, existența sa este probabil să adâncească doar întrebările și uimirea legate de aceste fenomene astronomice misterioase. Ingineria pură care a dat naștere acestui moment istoric este un motiv suficient pentru a celebra.
„Am realizat ceva considerat imposibil acum doar o generație”, a declarat Sheperd S. Doeleman, director de proiect EHT de la Centrul pentru Astrofizică | Harvard & Smithsonian. „Progrese în tehnologie, conexiuni între cele mai bune observatoare radio din lume și algoritmi inovatori s-au reunit pentru a deschide o fereastră complet nouă asupra găurilor negre și a orizontului evenimentelor.”
