2022. május 12-re újra nagy sajtóeseményre készült ez Event Horizon Telescope nemzetközi együttműködés. Ugyan az előzetesen is „úttörő eredménynek” titulált bejelentés körül nagy volt a titkolózás, mégsem volt nehéz kitalálni annak tárgyát. Az EHT ugyanis három évvel korábban az első fekete lyukról készült kép elkészítése révén került be (nem csak) a tudományos köztudatba. Mint ahogy az is közismert volt, hogy a távoli M87 galaxis szupernagy tömegű fekete lyukát követően saját Galaxisunk, a Tejútrendszer központi objektumát kezdték el vizsgálni. A várakozás pedig realitássá érett: elkészült az első felvétel a hozzánk legközelebbi szupernagy tömegű fekete lyuk( árnyéká)ról!
Jelen ismereteink szerint minden óriásgalaxis (így például sajátunk, a Tejútrendszer) közepén egy-egy óriási tömegű fekete lyuk tanyázik. Ezek a rejtélyes objektumok rendkívül keveset árulnak el magukról, hiszen semmiféle elektromágneses sugárzást, azaz fényt nem bocsájtanak ki. Felfedezésük így jóformán csak gravitációs hatásuk révén lehetséges, tömeggel ugyanis rendelkeznek, mégpedig nem is kevéssel. Az újonnan keletkező fekete lyukak a nagy tömegű csillagok halálakor, az ún. szupernóva-robbanások során jönnek létre. Ezek a 3-50 naptömegű objektumok az egykoron több csillagot is tartalmazó rendszerekben összeolvadhatnak, az ilyenkor keletkező gravitációs hullámok révén pedig már nagyobb, a terminológia szerint „közepes” naptömegű fekete lyukak is keletkezhetnek. A galaxisok centrumában található objektumok azonban egész más ligában játszanak: mint ahogy a 2019-ben Nobel-díjat kapó kutatócsoportok korábban kimutatták, a Tejútrendszer központi fekete lyuka, a Sgr A* például a Nap tömegénél 4 milliószor masszívabb – bőven rászolgál tehát a „szuper nagy” jelzőre.
Az EHT-hálózat elsőként mégsem a Tejútrendszer centrumát vette célba, hanem az 55 millió fényévre lévő M87 galaxisét. Az ok az EHT úttörő technikájában keresendő, a cél ugyanis nem volt más, mint minden korábbinál nagyobb felbontás elérése – vagyis végső soron soha nem látott (szög)nagyítást kívántak elérni. A felbontás egyrészt növelhető a távcső átmérőjének növelésével, ám egy ponton túl már távoli teleszkópokat érdemes összekapcsolni. Ilyenkor, az ún. interferometria elvén működő hálózat effektív felbontása egy akkora virtuális teleszkópéval ér fel, mint az összekapcsolt távcsövek egymástól mért távolsága.
Mindezt már számos projekt véghezvitte, a Very Long Baseline Array például már évtizedek óta működtet Föld-méretű interferometria-hálózatot a rádió-hullámhosszakon. A felbontás növelésének másik módja azonban a megfigyelési hullámhossz csökkentése – ám a rövidebb hullámhosszakkal nagyobb precízióra és komplexebb adatfeldolgozásra van szükség. A technikai kihívást jól szemlélteti, hogy a látható fény hullámhosszain a legnagyobb interferométer-távcső a Very Large Telescope kvartettje – virtuális átmérője pedig mindössze 130 méter.
Ebben hozott áttörést az EHT: a világméretű távcsőhálózat működtetését a milliméteres tartományon is lehetővé tette, ezzel pedig olyan méretű nagyítást tett lehetővé, mintha Budapestről olvashatnánk egy New York-i újság betűit!
Az M87 galaxis központi fekete lyuka (M87*) ugyan rendkívül távoli, ám eseményhorizontjának 19 milliárd km-es(!) mérete ideális célponttá tette az EHT teleszkópjai számára. Itt azonban alá kell húzni egy fontos adalékot: egyetlen teleszkóp sem alkothat képet egy fekete lyukról, lévén, semmilyen fényt nem bocsájt ki. Így az M87*-ről készült kép is csak annak közvetlen környezetét, a fekete lyuk felé áramló forró plazma sugárzását mutatja – míg a fekete lyuk a sötétebb régió, az ún. gravitációs árnyék közepén rejtőzik.
Az M87*-ról készült első felvétel óriásit szólt, nem csak a médiában, de a tudományban is. Bár a követlen eredmény inkább volt egy technológiai mérföldkő, a járulékos eredmények már néhány év alatt rendkívül hatással volt a csillagászat számos területére: a mérési eredmények és a számítógépes modellek összehangolásával sikerült visszakövetkeztetni a plazmakorong múltbéli imbolygását; első alkalommal nyertünk információt egy fekete lyuk körüli mágneses tér alakjáról és egy kivételesen nagy volumenű mérési kampány eredményeként sikerült közvetlenül is összekapcsolni az M87 galaxis centrumából származó anyagkilövellést (egy relativisztikus jetet) a központi anyagkoronggal. Az M87*-ről készült felvétel azonban csak az előzetes volt az igazán nagy dobáshoz: az EHT következő célpontja ugyanis saját Galaxisunk, a Tejútrendszer központi fekete lyuka volt.
A Sgr A* ugyan nagyságrendekkel kisebb távolságra, mindössze 26000 fényévre található tőlünk, ám mind a tömege, mind pedig az eseményhorizont és az annál 2,5-szer nagyobb plazmagyűrű mérete jóval kisebb, mint az M87* esetében. A megfigyeléseknél pedig végső soron a látható méret számít, ami összességében közel tízszer kisebb célpontot jelentett a Tejútrendszerünk fekete lyukának megfigyelése során. A kisebb plazmakorong egyben kevésbé erősen is sugárzott, a változásai azonban jóval rövidebb időskálán mentek végbe.
Mindez azt jelenti, hogy a Sgr A* felvételének elkészítéséhez az EHT-nak szintet kellett lépnie felbontásban, érzékenységben és a számítógépes adatfeldolgozásban is – ám, mint ahogy a mellékelt ábra is mutatja, sikerült.
A most bemutatott felvétel nyilvánvalóan nem a látványa miatt marad majd emlékezetes, és talán sokak számára semmi különbséget nem mutat az M87*-ről készült képhez képest. Ennek ellenére az EHT eredményének tudományos jelentőségét nehéz lenne túlbecsülni. Az Sgr A* ugyanis már évtizedek óta megfigyelés tárgyát képezi szinte minden hullámhosszon (természetesen a rosszabb felbontás miatt csak tágabb környezetét tudtuk elemezni), múltjára és jelenére pedig számos elméleti modellt konstruáltak a szakemberek. A mérések és az elméletek immáron közvetlen adatokkal egészíthetőek ki: ismerjük Galaxisunk központi fekete lyuka körüli anyagkorong orientációját, forgását, a fekete lyuk által elnyelt anyag mennyiségét, mágneses terét és nem utolsó sorban, újabb megerősítést kapott az általános relativitáselmélet érvényessége.
Ez pedig még mindig csak a kezdet. Közel az idő, hogy akár heti (napi?) szinten képet alkothassunk a központi fekete lyuk körül történésekről. Nem is beszélve számos más célpontokról, amelyek az EHT listáján szerepelnek…
Élő közvetítésünket a nagy bejelentésről visszanézhetitek az alábbi videóban:
Ha tetszett a bejegyzés, látogass el a Csillagvizsgáló Blog Facebook-oldalára is, ahol hetente több alkalommal találkozhatsz hírekkel, videókkal, érdekességekkel!