Į juodosios bedugnės atvaizdus pažiūrėti, aišku, įdomu, tačiau norint šiuos objektus pažinti, reikia didesnės raiškos, nei gali pasiūlyti EHT teleskopas. Įdomiausia, kad reikia ne teleskopų masyvo, o užtenka dviejų teleskopų.
Juodosios bedugnės atvaizde yra ryškus emisijų žiedas, supantis juodosios bedugnės metamą „šešėlį“. Šis žiedas sudarytas iš ryškesnių požiedžių, atitinkančių orbitų skaičių, kurį, prieš pasiekdami stebėtoją, spėjo įveikti fotonai.
© George Wong (UIUC) and Michael Johnson (CfA)
Praėjusį balandį Įvykių horizonto teleskopas (Event Horizon Telescope – EHT) sukėlė visuotinį džiugesį, kai buvo pademonstruotas juo padarytas pirmasis juodosios bedugnės atvaizdas. Dabar tyrėjų komanda publikavo naujus skaičiavimus, nustatančius įspūdingą ir sudėtingą substruktūrą juodosios bedugnės atvaizduose, kurią sukelia gravitacinis šviesos iškreivinimas.
„Juodosios bedugnės atvaizdas iš tiesų yra sudarytas iš žiedų serijos, – aiškina Michael Johnson iš Harvardo ir Smithsonian astrofizikos centro (CfA). – Kiekvieno žiedo diametras yra maždaug toks pats, bet tampa vis raiškesnis, nes apie juodąją bedugnę besisukanti šviesa aplink ją apskriejo daugiau kartų. Dabartiniame EHT atvaizde užfiksuota tik dalelė sudėtingumo, kuris turėtų išryškėti bet kurios juodosios bedugnės atvaizde.“
Kadangi juodosios bedugnės sugauna visus jos įvykių horizontą kertančius fotonus, jos meta šešėlį į ją krentančių karštų dujų skleidžiamai šviesai. Šį šešėlį supa juodosios bedugnės gravitacijos sukoncentruotos šviesos „fotonų žiedas". Šiame fotonų žiede yra informacija apie juodąją bedugnę — jo dydis ir forma koduoja juodosios bedugnės dydį ir formą, taip pat sukimąsi. EHT padaryti atvaizdai tyrėjams suteikia naują šių ekstraordinarių objektų tyrimo įrankį.
„Tai yra itin jaudinantis laikas tirti juodųjų bedugnių fiziką, – sako Daniel Kapec iš Pažangių studijų instituto (Institute for Advanced Study). – Einšteino bendrojoje reliatyvumo teorijoje yra nemažai stulbinamų prognozių apie stebėjimus, kurie dabar pagaliau tampa įmanomi, ir manau, artimiausiais metais galima tikėtis didelės pažangos. Man, kaip teoretikui, spartus teorijos ir eksperimentų konvergavimas atrodo itin vaisingas, ir tikiuosi, eksperimentams vis jautrėjant, galėsime išskirti ir stebėti universalesnes BDT prognozes.“
Universal Interferometric Signatures of a a Black Hole's Photon Ring
© Michael D. Johnson (CfA), Simulation: George Wong (UIUC)
Dar tyrėjai išsiaiškino, kad juodosios bedugnės atvaizdo substruktūros sukuria naujas galimybes stebėti juodąsias bedugnes. „Mane išties stebina tai, kad netgi idealiuose atvaizduose šie požiedžiai plika akimi praktiškai neįžiūrimi, o tuo tarpu teleskopų masyvais, vadinamais interferometrais, priimtuose signaluose jie stiprūs ir aiškūs, – pastebi Johnsonas. –Nors gauti juodųjų bedugnių atvaizdams paprastai reikia daug vienas nuo kito nutolusių teleskopų, požiedžius idealiausia tirti, naudojant tik du teleskopus, esančius labai toli vienas nuo kito. Užtektų prie EHT pridėti vieną kosminį teleskopą.“
„Juodųjų bedugnių fizika visada buvo graži tema, turinti gilias teorines implikacijas, tačiau dabar jos tapo eksperimentiniu mokslu, – sako Alex Lupsasca iš Harvardo Society of Fellows. – Man, kaip teoretikui, itin malonu pažvelgti į tikrus duomenis apie šiuos objektus, apie kuriuos taip ilgai galvojome abstrakčiai.“
Rezultatai buvo publikuoti „Science Advances“.
Lee Sandberg / Institute for Advanced Study
