10 kwietnia 2019 roku naukowcy pokazali światu pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury (a właściwie jej dysku akrecyjnego). Była to fotografia wykonana przez gigantyczny Teleskop Horyzontu Zdarzeń i pokazywała nie wizualizację, a faktyczny wygląd obiektu znajdującego się w centrum galaktyki M87.
Pierwsze zdjęcie Czarnej Dziury Fot. ESO
>>> Teleskop Horyzontu Zdarzeń sfotografował czarną dziurę po raz pierwszy w historii:
Choć wykonanie powyższego zdjęcia było wydarzeniem bez precedensu, dla wielu wydaje się jedynie rozmazanym źródłem światła. Teraz jednak NASA przedstawiła wysokiej rozdzielczości wizualizacje dysku akrecyjnego otaczającego czarną dziurę. Dzięki temu możemy przekonać się, jaki obraz byłby widoczny z niewielkiej odległości od czarnej dziury.
Tak wygląda czarna dziura:
Gwoli wyjaśnienia. Samej czarnej dziury nie jesteśmy w stanie zobaczyć. Jej pole grawitacyjne jest na tyle silne, że po przekroczeniu horyzontu zdarzeń (punkt, z którego nie ma już ucieczki) nic, łączenie ze światłem, nie jest w stanie się wydostać. Możemy jednak oglądać efekty istnienia czarnej dziury, takie jak jej wpływ grawitacji na otoczenie i dysk akrecyjny.
Tak wygląda czarna dziura - wizualizacja fot. NASA's Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Na wizualizacji sama czarna dziura jest czarnym obszarem w czasoprzestrzeni otoczonym przez emitujący światło dysk akrecyjny. To "chmura" pyłu i gazu stanowiąca materiał opadający na źródło grawitacji. Kolokwialnie mówiąc, jest to materia pożerana przez czarną dziurę.
Taki obraz to efekt soczewkowania grawitacyjnego
Dysk akrecyjny przypomina nieco takie struktury, jak dysk protoplanetarny lub pierścienie planet (np. Saturna). Na wizualizacji dysk jest pokazany pod dużym kątem, a czarna dziura zasłania część dysku znajdującego się za nią.
Zasłonięte fragmenty widać jednak "powyżej" i "poniżej" czarnej dziury. Wszystko dzięki zjawisku soczewkowania grawitacyjnego, które zakrzywia promienie światła przechodzące w polu grawitacyjnym bardzo masywnego ciała. Grawitacja wypacza obraz znajdujący się za czarną dziurą, tworząc tzw. "pierścień fotonowy".
Gdybyśmy mogli oglądać dysk akrecyjny wokół czarnej dziury z różnych stron, efekt wyglądałby mniej więcej tak:
Źródło: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Dysk akrecyjny wiruje z różną prędkością
Naukowcy z NASA przypominają, że materia tworząca dysk akrecyjny wiruje z różną prędkością. Gazy znajdujące się najbliżej horyzontu zdarzeń poruszają się z prędkością bliską prędkości światła, podczas gdy te bardziej oddalone od źródła grawitacji wirują znacznie wolniej. To właśnie spore różnice w prędkości tworzą jaśniejsze i ciemniejsze pasy materii tworzące dysk akrecyjny.
Co więcej, patrząc na niego pod dużym kątem, wydaje się jaśniejszy po lewej stronie. To również efekt ogromnej prędkości, z którą porusza się materia. Po lewej stronie grafiki zmierza ona w stronę obserwatora, a po prawej w przeciwnym kierunku.
Źródło: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Świecący gaz poruszający się z ogromną prędkością wydaje się zatem znacznie jaśniejszy właśnie z lewej strony. Różnice znikają natomiast, gdy obserwujemy czarną dziurą prostopadle do "tarczy" dysku akrecyjnego.
Symulacje i filmy, jak ten, pomagają nam zwizualizować sobie, co Einstein miał na myśli, kiedy mówił, że grawitacja wypacza obraz struktury czasoprzestrzeni. Do bardzo niedawna te wizualizacje były ograniczone wyłącznie do naszej wyobraźni i możliwości programów komputerowych. Nigdy nie sądziłem, że będzie możliwe zobaczenie prawdziwej czarnej dziury
- tłumaczy autor powyższych wizualizacji, Jeremy Schnittman z agencji NASA.
Czytaj też: Czarna dziura pożarła gwiazdę wielkości Słońca. NASA zarejestrowała niezwykle rzadkie zjawisko
