Το πορτραίτο της μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία μας

Τον Απρίλιο του 2017, η ομάδα του Τηλεσκοπίου Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope – EHT) παρατήρησε το κέντρο του γαλαξία Μ87 παρουσιάζοντας το πρώτο πορτραίτο μιας μαύρης τρύπας. Με αυτές τις παρατηρήσεις, οι επιστήμονες κατάφεραν να μετρήσουν με ακρίβεια τη μάζα αυτής της μελανής οπής στα 6,5×10⁹ ηλιακές μάζες¹, να εξετάσουν τις διαφορές μεταξύ των μοντέλων που περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο προσπίπτει η ύλη σε μια μελανή οπή, αλλά κυρίως κατάφεραν για ακόμα μια φορά να επιβεβαιώσουν τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας που διατύπωσε ο Albert Einstein πριν από 100 χρόνια². 

Το ερευνητικό πρόγραμμα του ΕΗΤ δεν είχε ως μόνο σκοπό τη μελέτη της μαύρης τρύπας του Μ87, αλλά επιπλέον να παρουσιαστούν περαιτέρω δεδομένα στην επιστημονική κοινότητα και το ευρύτερο κοινό. Στις 12 Μαΐου πιο συγκεκριμένα, αναμένουμε μια νέα ανακοίνωση από το ΕΗΤ, αυτή τη φορά σχετικά με τη μελανή οπή που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία³.  

Το κέντρο του Γαλαξία έλκει το επιστημονικό ενδιαφέρον εδώ και πολλές δεκαετίες. Εκτεταμένες μελέτες από τα ραδιοκύματα⁴ μέχρι το οπτικό φάσμα, έχουν επανειλημμένως δείξει ότι στο κέντρο του Γαλαξία υπάρχει μια μελανή οπή, η οποία έχει μάζα της τάξης των τεσσάρων εκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Η μελανή οπή αυτή βρίσκεται περί τα 25.000 έτη φωτός (είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος και ισοδυναμεί με 9,5×10¹² χιλιόμετρα) από τη θέση μας. Παρόλα αυτά, οι επιστήμονες την έχουν μελετήσει εκτεταμένα, με αποτέλεσμα το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για το έτος 2020 να δοθεί εν μέρει στον Reinhard Genzel και την Andrea Ghez για “την ανακάλυψη ενός υπερμαζικού⁵ αντικειμένου στο κέντρο του Γαλαξία”. 

Η μελανή οπή αυτή βρίσκεται στον αστερισμό του Τοξότη και είναι γνωστή στην κοινότητα ως Τοξότης Α* (Sagittarius A* – Sgr A* που προφέρεται “σατζ εϊ σταρ”). 

Το κέντρο του Γαλαξία, το έχει ήδη παρατηρήσει στα ραδιοκύματα σε συχνότητες της τάξης των GHz (10⁹ Hz) το MeerKAT, μια συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων που βρίσκεται στη Νότια Αφρική. Στις αρχές του 2022, η ομάδα του MeerKAT παρουσίασε μια εικόνα (Εικόνα 3) στην οποία φαίνεται η περιοχή γύρω από τον Sgr A*, ακτίνας περίπου 1.000 ετών φωτός (10¹⁵ χιλιόμετρα). Με το συγκεκριμένο τηλεσκόπιο, μπορούμε να εστιάσουμε σε μια περιοχή που εκτείνεται έως και περί τα 100 έτη φωτός γύρω από το κέντρο του Γαλαξία, όπως φαίνεται στην Εικόνα 4. 

Το τηλεσκόπιο ΕΗΤ λειτουργεί σε συχνότητες της τάξης των 230 GHz εκεί που το τηλεσκόπιο MeerKAT δεν μπορεί να παρατηρήσει (το MeerKAT λειτουργεί μέχρι τα 15 GHz). Σε συνδυασμό μάλιστα με το ότι το ΕΗΤ αποτελείται από ραδιοτηλεσκόπια που βρίσκονται ανά την υφήλιο, και χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται συμβολομετρία, το ΕΗΤ μπορεί να εστιάσει στη γειτονιά του Sgr A* από ότι το MeerKAT. Πιο συγκεκριμένα, το ΕΗΤ θα δει πώς φαίνεται ο Sgr Α* σε απόσταση “μόλις” τριών λεπτών φωτός (60.000.000 χιλιομέτρων). Με τα νέα αυτά αποτελέσματα του ΕΗΤ, οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν να εξετάσουν τα διαφορετικά μοντέλα για το πώς αλληλεπιδρά μια μαύρη τρύπα με τον περιβάλλοντα χώρο της και πληροφορίες για αυτόν, όπως για παράδειγμα το μαγνητικό πεδίο, και πώς το υλικό γύρω από τη μελανή οπή εκπέμπει φως. Θα συγκρίνουν επίσης το κέντρο του Γαλαξία με αυτό του γαλαξία Μ87⁶, και τέλος, θα καταφέρουν να επαληθεύσουν για άλλη μια φορά τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.

¹ Η μία ηλιακή μάζα υπολογίζεται στα 2×10³⁰ kg.

² Το δακτυλιοειδές σχήμα που έχει η σκιά της μαύρης τρύπας του Μ87 είναι ακριβώς αυτό που προβλέπει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Δείτε για παράδειγμα εδώ.

³ Ως Γαλαξία (με κεφαλαίο το αρχικό Γ), αναφερόμαστε στο γαλαξία μας.  

⁴ Δείτε για παράδειγμα εδώ για τα ραδιοκύματα και εδώ για το οπτικό.

⁵ Ως υπερμαζική μελανή οπή εννοούμε μια μελανή οπή η οποία έχει μάζα όσο εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. 

⁶ Η μαύρη τρύπα του Μ87 που είναι δισεκατομμύρια μάζες συνδέεται με έναν ενεργό γαλαξία ενώ η μελανή οπή Sgr A* συνδέεται με έναν συνήθη γαλαξία και είναι πιθανά αυτό μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση της εξέλιξης των γαλαξιών. 

Επιμέλεια: Στέλλα Μπουλά