• Czuł pan podekscytowanie oglądając pierwsze zdjęcie czarnej dziury?
- Nie. Obrazki, które pokazał nam Teleskop Horyzontu Zdarzeń były znane od końca lat 80 ubiegłego wieku. Wtedy Jean-Piere Luminet na podstawie ogólnej teorii względności wytworzył potencjalny obraz materii przy obracającej się czarnej dziurze. Wkrótce potem rozpoczął się boom na tworzenie symulacji, jak czarna dziura będzie wyglądała. Zajmowało się tym w kilku obserwatoriach. Wszystkie prace były niemal identyczne z obrazem, który otrzymaliśmy teraz.
• Wykonanie zdjęcia trwało kilka lat.
- Koncepcja połączenia kilku ziemskich teleskopów w jeden potężny Teleskop Horyzontu Zdarzeń i skierowania tego oka ziemi na jedną z galaktyk, w której środku znajduje się supermasywna czarna dziura o masie 6,5 miliarda mas Słońc powstała w 2009 roku. Wybrano właśnie to miejsce, bo masa tej czarnej dziury jest dla nas wręcz niewyobrażalnie wielka. Równolegle biegły symulacje numeryczne. Wykorzystując zdolności obliczeniowe komputerów oraz równania teorii względności Einsteina stworzono potencjalny obraz czarnej dziury, który w pełni się dopiął.
• Myśląc o czarnych dziurach wyobrażamy sobie ich obraz z dziecięcych kreskówek czy filmów. Obracające się czarne miejsce, które pochłania wszystko, co nieopatrznie zbliża się w jego stronę. A jaka jest prawda?
- Bardzo podobna. Takie obiekty rejestrowane były od ponad 40 lat na podstawie otaczającego ich dysku materii. Czarna dziura rozpędza otaczającą materię do bardzo dużej prędkości. Wszystko trze o siebie i powoduje powstawanie promieniowania rentgenowskiego. To bardzo małe obiekty, ale żadna gwiazda nie może wyemitować aż tak ogromnego promieniowania. Obrazowo można wyobrazić sobie, że galaktyka to Nowy Jork, a czarna dziura to jednodolarówka zgubiona na którejś z ulic miasta. Tak mały obiekt moderuje fizykę tak olbrzymich skupisk gwiezdnych!
Kilka lat temu teleskop Hubble’a zarejestrował ciekawe zdarzenia związane z czarnymi dziurami. Gdy gwiazda podchodzi do nich, następuje jej rozerwanie. Oczywiście czarnej dziury nie było widać, ale dało się zauważyć rozpad gwiazdy i towarzyszący mu błysk energii. Potencjalnym wytłumaczeniem było to, że samotnie podróżująca czarna dziura napotkała gwiazdę i nastąpił kataklizm. Z kolei w 2015 roku zarejestrowano fale grawitacyjne, które powstały po zderzeniu się dwu czarnych dziur o masach około 30 mas Słońca. Najprościej możemy powiedzieć, że czarna dziura to obiekt, który przyciąga wszystko. Nawet światło nie może jej opuścić. Dlatego jej obecność ujawnia tylko znajdująca się wokół materia tworząca charakterystyczny dysk. Tylko on jest on elementem pozwalającym na obserwację czarnej dziury.
• Zatem na zdjęciu, które otrzymaliśmy nie widzimy do końca czarnej dziury?
- Czarna dziura jest 2,6 razy mniejszej niż czarna pustka na zdjęciu. Duże zakrzywienie czasoprzestrzeni w pobliżu tego obiektu powoduje, że promienie świetlne wpadają do czarnej dziury. Dopiero niektóre z nich, na określonej odległości od czarnej dziury, możemy zobaczyć. Całość czarnego okręgu na zdjęciu jest więc zaledwie cieniem czarnej dziury. Nasze działania skupią się więc teraz na tym, żeby zajrzeć głębiej i by móc dostrzec jakie procesy zachodzą w jej środku. To będzie dopiero fascynujące.
• Czy może być też niebezpieczne? Może pan sobie wyobrazić scenariusz, w którym czarna dziura nam zagrozi?
- Oczywiście. W każdej galaktyce jest czarna dziura. W naszej też mamy supermasywną czarną dziurę, tylko dużo mniejszą w porównaniu z tą sfotografowaną, bo mająca „zaledwie” masę 4 milionów mas Słońc. Tak duża masa deformuje tory gwiazd w jej pobliżu. Takie obiekty deformują nawet fizykę kilku blisko siebie położonych galaktyk (blisko, czyli leżących miliony lat świetlnych od siebie - przyp. aut.).
Na czarną dziurę spada materia, która jest niejako połykana. Gdy czarna dziura jest już najedzona, to wystrzeliwuje strumień cząstek rozpędzonych do prędkości zbliżonej do prędkości światłą i ciągnącej się na tysiące lat świetlnych. To tak zwany jet. Jest on na tyle silny, że odcina dopływ energii i czarna dziura znów jest spokojna. Potem zaczyna na nią spadać materia i proces rusza od nowa. To proces niebezpieczny, bo jeśli jakaś mniejsza galaktyka „podejdzie” na linię strzału, to pod wpływem tej energii zachodzą procesy tak gwałtowne, że gwiazdy są wybijane z orbit. To zagrożenie, z którego nie zdajemy sobie do końca sprawy. To proces znajdujący się w trakcie badań.
• Najbardziej fantastyczne jest chyba jednak wyobrażenie sobie, że czarna dziura pochłania wszystko, co się do niej zbliży.
- To tylko jedna z teorii. Cząstka wpada w rodzaj jednostronnej membrany i nie ma szans się z niej wydostać. Ale jest i druga, w której cząstka wlatuje i nie znika w czeluściach, ale może przelecieć przez wewnętrzny horyzont zdarzeń i wylecieć w zupełnie innej czasoprzestrzeni. To czarne dziury będące tunelami czasoprzestrzennymi albo dziurami robaczanymi, które wyglądają jak „tradycyjna” czarna dziura, ale będące drogą na skróty w czasoprzestrzeni. Gdy obserwator w nie wpadnie, to może wylecieć w innej rzeczywistości.
• Brzmi jak scenariusz filmowy.
- Przypomina „Gwiezdne wrota”, ale rozwiązania równania Einsteina dopuszczają takie rozwiązanie. Tunele czasoprzestrzenne są na topie w uznanych czasopismach fizycznych.
• Fizycznych, nie fantastycznych?
- Rozwiązania dziur robaczanych są rozważane przez fizyków teoretyków zajmujących się ogólną teorią względności bardzo poważnie. Trudno je wprawdzie odróżnić od innych czarnych dziur, ale być może to kwestia obserwacyjna. Być może jeszcze nie dorośliśmy i nie potrafimy zaproponować doświadczeń, które ujawnią to rozwiązanie i jego występowanie w przyrodzie. Ludzie zastanawiają się nad nim jednak bardzo poważnie. To, co wypełnia nasz wszechświat w ponad 60 procentach, to w większości ciemna energia powodująca rozpychanie się wszechświata. Nie wiemy, czym ona jest.
Wiemy tylko, że jest bardzo dziwna, bo ma ujemne ciśnienie. Gdy ją wrzucimy do gardzieli czarnej dziury to staje się ona tunelem czasoprzestrzennym. Dzięki niej wnętrze bardzo niestabilne na ruch stabilizuje się i możemy przelecieć - przynajmniej na papierze - do innej rzeczywistości.
• To może być nasza rzeczywistość?
- Trzeba coś w tym kierunku działać, bo napędy rakietowe, którymi dysponujemy są niewystarczające. Pozwalają na dolecenie do krańców naszego układu słonecznego. Następna gwiazda i inne układy planetarne są poza naszym zasięgiem. Nawet gdybyśmy zrealizowali prędkość światła to ludzie, których wysłalibyśmy nie mieliby pewności, co zastaną na ziemi po powrocie. Realizowanie szalonych na dzisiejsze czasy idei takich jak podróże przez dziury robaczane są jedynym rozwiązaniem do zrealizowania w dalekiej przyszłości, by poznać Wszechświat.
• Czuł pan podekscytowanie oglądając pierwsze zdjęcie czarnej dziury?
- Nie. Obrazki, które pokazał nam Teleskop Horyzontu Zdarzeń były znane od końca lat 80 ubiegłego wieku. Wtedy Jean-Piere Luminet na podstawie ogólnej teorii względności wytworzył potencjalny obraz materii przy obracającej się czarnej dziurze. Wkrótce potem rozpoczął się boom na tworzenie symulacji, jak czarna dziura będzie wyglądała. Zajmowało się tym w kilku obserwatoriach. Wszystkie prace były niemal identyczne z obrazem, który otrzymaliśmy teraz.
• Wykonanie zdjęcia trwało kilka lat.
- Koncepcja połączenia kilku ziemskich teleskopów w jeden potężny Teleskop Horyzontu Zdarzeń i skierowania tego oka ziemi na jedną z galaktyk, w której środku znajduje się supermasywna czarna dziura o masie 6,5 miliarda mas Słońc powstała w 2009 roku. Wybrano właśnie to miejsce, bo masa tej czarnej dziury jest dla nas wręcz niewyobrażalnie wielka. Równolegle biegły symulacje numeryczne. Wykorzystując zdolności obliczeniowe komputerów oraz równania teorii względności Einsteina stworzono potencjalny obraz czarnej dziury, który w pełni się dopiął.
Komentarze