Η πρώτη φωτογραφία μαύρης τρύπας – Στο επίτευγμα Έλληνας αστροφυσικός (video)


Για πρώτη φορά οι επιστήμονες του διεθνούς Τηλεσκοπίου Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-EHT), ανάμεσά τους ο Έλληνας αστροφυσικός Δημήτρης Ψάλτης, «φωτογράφισαν» τη μεγάλη μαύρη τρύπα που υπάρχει στο κέντρο ενός γαλαξία, συγκεκριμένα του γιγάντιου γαλαξία Μessier 87 (Μ87). Ή, ακριβέστερα, «φωτογράφισαν» τη «σκιά» που αυτή ρίχνει στο φωτεινό υπόβαθρο των αερίων που στροβιλίζονται γύρω της, αφού είναι αδύνατο να δει κανείς τι πραγματικά υπάρχει στο εσωτερικό της μαύρης τρύπας, από όπου δεν μπορεί να δραπετεύσει τίποτε, ούτε το φως. 

Η τερατώδης μαύρη τρύπα έχει διάμετρο περίπου 40 δισ. χιλιομέτρων (τρία εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη Γη) και βρίσκεται σε απόσταση 500 εκατ. τρισ. χιλιομέτρων.

Οι αστρονόμοι έχουν επιτέλους μια -έστω μικρή και θολή- εικόνα του περιβάλλοντος (του λεγόμενου «ορίζοντα γεγονότων») της μαύρης τρύπας, δηλαδή της συνοριακής περιοχής πέρα από την οποία δεν υπάρχει σημείο επιστροφής, καθώς ούτε καν το φως δεν μπορεί να δραπετεύσει.

Τώρα για πρώτη φορά όμως έχουμε την πρώτη εικόνα από τις «σκιές» που ρίχνουν γύρω τους οι μαύρες τρύπες, οι οποίες προκαλούν ακραίες καμπυλώσεις του χωροχρόνου. Περιβαλλόμενες από στροβιλιζόμενα καυτά νέφη σκόνης και αερίων, εκπέμπουν ισχυρή ακτινοβολία και προδίδουν έμμεσα την ύπαρξη τους.

Το επίτευγμα, που αποτελεί ορόσημο στην αστρονομία και στην αστροφυσική, θεωρήθηκε δεόντως σημαντικό, ώστε η σχετική ανακοίνωση έγινε με έξι ταυτόχρονες συνεντεύξεις σε έξι πόλεις: στην Ουάσιγκτον (η κεντρική εκδήλωση που διοργανώθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF), στις Βρυξέλλες (διοργανώθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή με τη συμμετοχή του Ευρωπαίου επιτρόπου για την Έρευνα-Επιστήμη-Καινοτομία Κάρλος Μοέδας), στη Σαγκάη της Κίνας, στην Ταϊπέι της Ταϊβάν, στο Σαντιάγο της Χιλής και στο Τόκιο της Ιαπωνίας.

Μέχρι σήμερα η ύπαρξη των μαύρων οπών τεκμαιρόταν έμμεσα από τις βαρυτικές και άλλες επιδράσεις που ασκούν στο περιβάλλον τους, αλλά ποτέ κανείς δεν είχε «δει» τι υπάρχει γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Το τηλεσκόπιο ΕΗΤ, που ξεκίνησε να δημιουργείται το 2012, αποτελείται από ένα ευρύ δίκτυο οκτώ διάσπαρτων και συντονισμένων μεταξύ τους ραδιοτηλεσκοπίων σε διάφορα μέρη του κόσμου. Αυτά δημιουργούν -μέσω της διασύνδεσης τους με τη βοήθεια της συμβολομετρίας και ενός υπερυπολογιστή- ένα ενιαίο τεράστιο εικονικό τηλεσκόπιο με μέγεθος σχεδόν όσο η Γη, το οποίο καταγράφει τις ακτινοβολίες ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από μια μαύρη τρύπα. Με αυτό τον τρόπο, δημιουργείται αρκετή δυνατότητα μεγέθυνσης, ώστε να απεικονισθεί η περιοχή γύρω από μια μαύρη τρύπα, του λεγόμενου «ορίζοντα γεγονότων», πέρα από τον οποίο τίποτε δεν υπάρχει επιστροφή, ούτε για το φως. Μια μαύρη τρύπα είναι μαύρη, ακριβώς επειδή δεν μπορούν να βγουν φωτόνια από εκεί.

Το ΕΗΤ, που έκανε τις πρώτες παρατηρήσεις του το 2017, διαθέτει επιμέρους «μάτια» στις ΗΠΑ (τηλεσκόπια SMT σε Αριζόνα και James Clerk Maxwell σε Χαβάη), Μεξικό (τηλεσκόπιο LMT), Χιλή (τηλεσκόπια ALMA του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου και APEX), Ισπανία (τηλεσκόπιο IRAM), Ανταρκτική (Τηλεσκόπιο Νοτίου Πόλου), Γαλλία (Άλπεις) και Γροιλανδία. Στο μέλλον ακόμη περισσότερα τηλεσκόπια αναμένεται να προστεθούν στο δίκτυο του ΕΗΤ, αυξάνοντας περαιτέρω τις δυνατότητές του.

Μέχρι τώρα το τηλεσκόπιο ΕΗΤ έχει στρέψει την προσοχή του σε δύο μαύρες τρύπες:

  • Στην κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία μας, γνωστή και ως «Τοξότης Α*» (Sagittarius A* ή εν συντομία Sgr A*), που απέχει περίπου 26.000 έτη φωτός από τη Γη (245 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα) και έχει μάζα τέσσερα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου μας, άρα η διάμετρος της εκτιμάται σε περίπου 44 εκατομμύρια χιλιόμετρα, κατά προσέγγιση το 10% του μεγέθους του ηλιακού μας συστήματος. Αν και φαίνεται μεγάλη, λόγω της απόστασης της από τη Γη, είναι σα να προσπαθεί να φωτογραφήσει κανείς μια μπαλίτσα γκολφ πάνω στη Σελήνη. Βρίσκεται σε φάση «ύπνωσης», καθώς δεν καταναλώνει ενεργά μεγάλες ποσότητες γειτονικών άστρων και αερίων.
  • Στην κατά πολύ μεγαλύτερη και πιο ενεργή μαύρη τρύπα στο κέντρο του γιγάντιου γαλαξία Μessier 87 (Μ87) στον αστερισμό της Παρθένου, σε απόσταση 55 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, η οποία έχει μάζα 6,5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο, συνεπώς ο ορίζοντας γεγονότων της είναι πολύ μεγαλύτερος από του Τοξότη Α*.
Προσομείωση υπερμεγέθους μαύρης τρύπας
[Πηγή: European Southern Observatory]

 

Κομβικός ο ρόλος του Έλληνα αστροφυσικού Δημήτρη Ψάλτη

Ένας Έλληνας επιστήμονας της διασποράς, ο Δημήτρης Ψάλτης, καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνας, διαδραμάτισε κομβικό ρόλο στο νέο μεγάλο Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων.

Ο Δημήτρης Ψάλτης και οι συνεργάτες του ανέλαβαν -για πρώτη φορά σε τέτοια αστροφυσική κλίμακα- να εξετάσουν κατά πόσο η εικόνα της μαύρης τρύπας επαληθεύει τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Γι’ αυτό το σκοπό ανέπτυξαν τα σχετικά «τεστ» και κατέληξαν στη σημαντική διαπίστωση ότι ο Αϊνστάιν για μια ακόμη φορά δικαιώθηκε, καθώς η εικόνα της μαύρης τρύπας τελικά ταιριάζει πολύ καλά στις προσομοιώσεις που είχαν προηγηθεί με βάση τη θεωρία.

«Το Τηλεσκόπιο ΕΗΤ για πρώτη φορά μας επέτρεψε να ελέγξουμε τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν γύρω από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών. Το μέγεθος και η σκιά (σ.σ. της μαύρης τρύπας του γαλαξία Μ87 που φωτογραφήθηκε) επιβεβαιώνει τις ακριβείς προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν, αυξάνοντας έτσι την εμπιστοσύνη μας σε αυτή τη θεωρία που έχει κλείσει ένα αιώνα. Η απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας είναι μόνο η αρχή της προσπάθειας μας να αναπτύξουμε νέα εργαλεία που θα μας επιτρέψουν να ερμηνεύσουμε τα άκρως πολύπλοκα δεδομένα της φύσης», δήλωσε ο Δημήτρης Ψάλτης.

Ο Δημήτρης Ψάλτης γεννήθηκε στις Σέρρες το 1970 και πήρε το πτυχίο Φυσικής από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης το 1992. Έκανε το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις (1997) και υπήρξε μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Κέντρο Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν, στο Πανεπιστήμιο ΜΙΤ και στο Ινστιτούτο Προωθημένων Μελετών του Πανεπιστημίου Πρίνστον, ενώ -μεταξύ άλλων διακρίσεων- έχει βραβευθεί από το Ίδρυμα Μποδοσάκη (2005).

Από το 2003 διδάσκει στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, όπου σήμερα είναι καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής. Οι έρευνές του εστιάζονται στον έλεγχο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν σε κοσμική κλίμακα, μελετώντας κυρίως τις μαύρες τρύπες και τους αστέρες νετρονίων.

Ο κ. Ψάλτης ασχολείται με το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων από τα πρώτα στάδιά του. Με την ερευνητική ομάδα του στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνας ανέπτυξε τα τεστ της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, που το τηλεσκόπιο ΕΗΤ πραγματοποιεί. Επίσης έχει αναπτύξει αλγόριθμους προσομοίωσης σε υπολογιστές, που προέβλεψαν εκ των προτέρων πώς θα μοιάζουν οι πρώτες εικόνες από τις μαύρες τρύπες.

Εκτός από το ΕΗΤ, είναι μέλος στις επιστημονικές ομάδες των αποστολών LOFT του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και NICER της NASA, καθώς του επιστημονικού συμβουλευτικού συμβουλίου του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ στη Βόννη.

Το σημαντικότερο «πορτρέτο»

Περισσότεροι από 200 ερευνητές από την Ευρώπη, την Αμερική και την Ανατολική Ασία συμμετείχαν στο κοσμοϊστορικό διεθνές εγχείρημα.

Σε συνέντευξη στις Βρυξέλλες, ο Κάρλος Μοέδας, Επίτροπος αρμόδιος για την έρευνα, την επιστήμη και την καινοτομία, δήλωσε: «Η λογοτεχνία συχνά εμπνέει την επιστήμη και οι μαύρες τρύπες κεντρίζουν εδώ και χρόνια τα όνειρα και την περιέργειά μας. Σήμερα, χάρη στη συμβολή Ευρωπαίων επιστημόνων, η ύπαρξη τους δεν αποτελεί πλέον μια θεωρητική και μόνον έννοια. Αυτή η εκπληκτική ανακάλυψη αποδεικνύει και πάλι πως η από κοινού καταβολή προσπάθειας με εταίρους σε παγκόσμιο επίπεδο μπορεί να οδηγήσει στην επίτευξη του αδιανόητου και στη διεύρυνση του ορίζοντα των γνώσεών μας».

Η χρηματοδότηση της ΕΕ μέσω του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας (ΕΣΕ) παρείχε σημαντική στήριξη στο EHT. Ο πρόεδρος του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας (ΕΣΕ) καθηγητής Ζαν-Πιερ Μπουργκινιόν ανέφερε: «Συγχαίρω τους επιστήμονες από όλο τον κόσμο, οι οποίοι έκαναν αυτή την ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα ανακάλυψη και διεύρυναν τα σύνορα της γνώσης. Θα ήθελα να εκφράσω την ιδιαίτερη ικανοποίησή μου για το γεγονός ότι επιστήμονες οι οποίοι χρηματοδοτούνται από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας, συνέβαλαν αποφασιστικά σε αυτή την πρωτοποριακή ανακάλυψη. Η τολμηρή προσέγγιση της ΕΕ για τη χρηματοδότηση τέτοιου τύπου ριζικά πρωτοποριακής βασικής έρευνας οδηγεί άλλη μια φορά σε επιτυχία. Δικαιώνει, επίσης, και πάλι τον στόχο του ΕΣΕ όσον αφορά τη χρηματοδότηση έρευνας υψηλού κινδύνου/υψηλού κέρδους»

Η διευθύντρια του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών (NSF) των ΗΠΑ Φρανς Κόρντοβα δήλωσε ότι «είναι μια τεράστια μέρα για την αστροφυσική. Βλέπουμε πλέον αυτό που δεν μπορεί να ειδωθεί. Οι μαύρες τρύπες έχουν εξάψει τις φαντασίες επί δεκαετίες. Έχουν εξωτικές ιδιότητες και είναι μυστηριώδεις για μας. Όμως, με περισσότερες παρατηρήσεις σαν τη σημερινή, αρχίζουν να αποκαλύπτουν τα μυστικά τους».

Η ανακάλυψη παρουσιάστηκε σε έξι επιστημονικές εργασίες στο περιοδικό αστροφυσικής Astrophysical Journal Letters:

  • -The Shadow of the Supermassive Black Hole (https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab0ec7)
  • -Array and Instrumentation (https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab0c96)
  • -Data processing and Calibration (https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab0c57)
  • -Imaging the Central Supermassive Black Hole (https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab0e85)
  • – Physical Origin of the Asymmetric Ring (https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab0f43)
  • -The Shadow and Mass of the Central Black Hole (https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab1141)

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ

Μοιράσου το άρθρο:





Source link

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.