Fotónový prstenec okolo čiernej diery
Valentín Korinek - 2020-03-24

Počítačová simulácia čiernej diery v strede galaxie M87

   Nové teleskopy by mohli pomôcť objaviť „fotónový prstenec“ okolo čiernej diery. S pomocou budúcej generácie vesmírnych ďalekohľadov by sme mohli nájsť tzv. fotónové prstence v okolí čiernych dier.



Prvý snímok čiernej diery vykresľuje jasný prstenec s tmavým bodom v strede. Tento prstenec je disk plynu obiehajúci okolo supermasívnej čiernej diery v galaxii M87. Tmavým bodom v strede je tieň čiernej diery.


 


Žiariaci prstenec v tvare šišky, pozorovaný na prvom obrázku čiernej diery, bol zhotovený v apríli 2019 v spolupráci s Event Horizon Telescope. Ostrejší obraz sa nám za pomoci svetovej siete rádioteleskopov nepodarí zhotoviť práve vďaka gravitácii čiernych dier, ktoré sú tak silné, že niektoré častice svetla, tzv. fotóny, nemajú dostatočnú únikovú rýchlosť, a tak skončia v ich útrobách. Niektoré fotóny však obletia čiernu dieru raz, dvakrát alebo viackrát. Tieto obiehajúce fotóny vytvárajú tzv. „fotónový prstenec“, tvorený radom menších podskupín prstenca, ktoré sú veľmi tenké a  pre pozemské ďalekohľady len ťažko detekovateľné.
   
"Je to niečo ako sála zrkadiel, kde získavame nekonečnú sériu snímok", hovorí astronóm Michael Johnson z Harvard-Smithsonianského centra pre astrofyziku v Cambridge. On a jeho kolegovia tvrdia, že pomocou nových vesmírnych ďalekohľadov by bolo teoreticky možné pozorovať menšie podskupiny  fotónového prstenca v okolí  supermasívnej čiernej diery v strede galaxie M87.



Event Horizon Telescope, alebo EHT, kombinuje sily ďalekohľadov po celom svete pomocou techniky nazývanej veľmi dlhá základná interferometria, čo znamená, že fungujú ako jeden obrovský ďalekohľad. Vedci by však potrebovali viac detailov, ako sú spomínané podskupiny prstenca čiernych dier, a to tým že by pridali ďalekohľady oddelené ešte väčšími vzdialenosťami. Vesmírne ďalekohľady sú od seba značne vzdialené, a teda pri ich kombinácii by sa dosiahol oveľa väčší „priemer“ akoby  gigantického ďalekohľadu.



Prvú podskupinu tohto prstenca  zachytil rádioteleskop obiehajúci okolo Zeme dňa 18. marca 2020. Avšak pozorovanie druhej podskupiny prstenca by vyžadovalo ešte vzdialenejší ďalekohľad (niekde na Mesiaci). Tretiu podskupinu prstenca by bolo možné objaviť s ďalekohľadom, ktorý by bol ešte ďalej a to približne 1,5 milióna kilometrov od Zeme.



Takéto ďalekohľady už sú navrhnuté. Niektoré dokonca čakajú na štart (James Webb Space Telescope (WEBB/JWST) ), no žiaden sa zo Zeme ešte „neodlepil“.  Johnson tvrdí, že takáto štúdia by mohla byť veľmi dobrou motiváciou, aby sa veci pohli ďalej a aspoň jeden vesmírny ďalekohľad bol zaradený do siete EHT. (Event Horizon Telescope).


Aj keď by EHT priamo nenasnímal prstence, dokázal by ich aspoň detegovať. Táto detekcia by potvrdila Einsteinovu teóriu gravitácie, všeobecnú teóriu relativity, ktorá predpovedá existenciu prstencov. Mohlo by to tiež umožniť lepšie meranie hmotnosti čiernej diery a rýchlosti jej otáčania.



Počítačová simulácia čiernej diery v strede galaxie M87 ukazuje dva prstence: silnú oranžovú čiaru a svetlý intenzívny pruh na vnútornom okraji. Nové ďalekohľady by mohli pomôcť identifikovať prítomnosť takýchto prstencov, ktoré sú skryté na prvej snímke čiernej diery.