Mokslininkai pirmą kartą gavo juodosios skylės „fotografiją“. Einšteinas ir vėl teisus, bet klausimų liko

Prieš porą dienų mokslininkai pirmą kartą pademontravo juodosios skylės „nuotrauką“ – atvaizdą, gautą globaliu 8 radioteleskopų tinklu, vadinamu Event Horizon Telescope (EHT) – Įvykių horizonto teleskopu. Fotografijoje matomi supermasyvios, 38 milijardų kilometrų skersmens juodosios skylės, esančios didžiulės galaktikos M87 šerdyje už 55 milijonų šviesmečių nuo Žemės, kontūrai.

Tai – rimtas pasiekimas. Pačios juodosios skylės (JS) neįmanoma pamatyti – ji neatspindi šviesos, – tačiau galima pamatyti JS siluetą iš krentančios į ją medžiagos sudaryto akrecino disko fone. Būtent tokią nuotrauką įvykių horizonto teleskopas ir padarė. Objektas „kadre“ – viena iš masyviausių JS, kokios, mokslininkų skaičiavimais, gali egzistuoti: jos masė 6,5 milijardus kartų didesnė už Saulės.

Mokslininkai vienbalsiai pripažįsta: gauta „fotografija“ – svarbus įvykis, kai kam – emocingas. Tuo pačiu joje matoma tai, ką ir buvo tikimasi pamatyti. „Nuostabu, kad matomas vaizdas taip atitinka mūsų teorinius skaičiavimu, – sakė EHT bedradarbiavimo dalyvis, astrofizikas Ziri Younsi iš UCL. – Iš visko sprendžiant, Einšteinas vėl pasirodė eąs teisus“.

Iš tiesų, nuotrauka primena populiariojoje kultūroje ir mokslo populiarinimo literatūroje pateikiamus juodųjų skylių vaizdus. Kad ir koks didelis pasiekimas buvo šios nuotaukos gavimas, naujos informacijos ji neatskleidė. Nors juodosios skylės, pasak Younsi, santykinai papasti objektai, tačiau kelia ne vieną sudėtingą klausimą apie erdvės ir laiko prigimtį. Štai keli iš jų.

Kaip juodosios skylės karštą materiją išsviedžia tokiu greičiu?

Supermasyvios JS ne tik ryja supančią ją medžiagą, bet ir išsviedžia jos likučius kone šviesos greičiu. Šis reiškinys vadinamas reliatyvistine čiurkšle, arba džetu. Įvykių horizonto teleskopu užfiksuota JS pasižymi ir galingiausiomis reliatyvistinėmis čiurkšlėmis – jos tokios stiprios, kad gali išskrieti už gimtosios galaktikos – kuri pati yra labai didelė – ribų.

Mokslininkai šį procesą bendrais bruožais įsivaizduoja: krisdama į JS, materija įgreitinama iki didžiulių greičių, ir daliai jos pavyksta iš inercijos „pasprukti“. Tačiau dėl konkrečių šio proceso detalių tebesiginčijama. Kad tai išsiaiškintų, tyrėjams veikiausiai teks gauti daugiau stambesnių reliatyvistinių čiukšlių atvaizdų, sako Erin Bonning, astofizikė iš Emory universiteto (JAV). Gali būti, kad tai įvyks greitai: antras EHT taikinys – supermasyvi JS mūsų pačių galaktikos centre: Šaulio А*. Ji nekuria tokių džetų, М87 galaktikos supermasyvi JS, ir šių objektų palyginimas gali ką nors paaiškinti.

Kaip bendrosios reliatyvumo teorijos mechanizmai dera su kvantiniais?

Bendrosios reliatyvumo teorijos, aprašančios „didžiąsias“ sąveikas, ir mikroskopinio mastelio sąveikas aprašančios kvantinės mechanikos teorijos prognozės prieštarauja viena kitai. Kvantinė mechanika negali paaiškinti gravitacijos, o reliatyvumo teorija – dalelių elgesio kvantiniame lygyje. Todėl fizikai ieško būdų, kaip apjungti įvairius sąveikų tipus į vieną teoiją – vadinamąją visko teoriją.

Prieš JS nuotraukos publikavimą kai kurie kolegos tikėjosi, kad ji šiuo klausimu pateiks naujos informacijos, tačiau to neįvyko, pažymi Bonning – atvaizdas visiškai atitinka BRT prognozes ir atsakymo į šį svarbų klausimą nepriartina. Tačiau gali būti, kad mokslinikams naujų duomenų pateiks būtent JS, kurių apylinkėse gravitacinės jėgos veiks kvantiniu masteliu.

Ar teisus buvo Hawkingas?

Stephenas Hawkingas spėjo, kad JS iš tiesų ne absoliučiai juodos, tai yra, daleles ji ne tik susiurbia, bet ir išspinduliuoja. Jei šį pocesą – Hawkingo spinduliavimą – pavyks įrodyti, tai reikš, kad JS ilgainiui gali mažėti („garuoti“), prarasdamos masę ir energiją. Tokie dideli objektai, kaip užfiksuotas Įvykių hoizonto teleskopu, Hawkingo teoriją vargu ar padės patvirtinti. Labiau tikėtina šios srities duomenų laukti iš nykštukinių juodųjų skylių stebėjimų – hipotetinių objektų, kurių įvykių horizontas maždaug delno dydžio: jų spinduliavimas turėtų būti pastebimesnis, lyginant su benda mase.

Nors EHT pateiktas atvaizdas į šiuos klausimus neatsako, tai vis viena jaudinantis ir potencialiai perspektyvus pasiekimas. Pavyzdžiui, jis padėjo išmatuoti nematomo objekto, esančio už 55 milijonų šviesmečių, masę. Tai gali padėti koreguoti ir kitų, tolimesnių JS mases, kurių vertinimai iki šiol būvo grubūs. Tikimasi, kad EHT dar pateiks „mūsų“ JS, esančios Paukščių Tako galaktikos centre stebėjimų duomenų (Įvykių horizonto teleskopu Šaulio А* stebėta 2017 metais), o taip pat dar dviejų supermasyvių JS, stebėtų 2018 m.

republic.ru