Snímka čiernej diery potvrdzuje správnosť všeobecnej teórie relativity

Historicky prvá fotografia čiernej diery predstavuje obrovský prelom v doterajšom poznaní vesmíru, pretože potvrdzuje všeobecnú teóriu relativity. Pre TASR to uviedol astronóm Roman Nagy z Katedry astronómie, fyziky Zeme a meteorológie na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave (FMFI UK).

„Všeobecná teória relativity predpovedala správanie sa fotónov a svetelných lúčov v blízkosti čiernej diery, teda na takzvanom horizonte udalostí. A predpovedala ho presne v takej podobe, v akej sme mohli čiernu dieru prvýkrát v histórii ľudstva pozorovať,“ povedal astronóm.

Výsledky unikátneho pozorovania čiernej diery zverejnili v stredu 10. apríla vedci zapojení do medzinárodného projektu Event Horizon Telescope (Teleskop horizontu udalostí, EHT). Konkrétne ide o čiernu dieru v galaxii Messier 87 (M87).

Dokonale čierny objekt 

Samotnú čiernu dieru nie je možné pozorovať, keďže jej gravitačné pôsobenie je také veľké, že fotóny nemajú dostatočnú rýchlosť na to, aby z nej unikli.

„Čierna diera je naozaj dokonale čierny objekt, ktorý v žiadnom prípade nemôžeme vidieť. Čo však vidieť môžeme, je silueta, resp. tieň čiernej diery. Pretože tým, ako čierna diera zakrivuje priestor, sa aj svetlo v jej blízkosti ohýba a vyzerá presne ako ohňu podobný kruh, ktorý je pozorovateľný na snímke,“ doplnil Nagy.

Doteraz pozorovaniu čiernej diery bránili predovšetkým technické podmienky. Ide síce o veľmi masívny objekt, ale nesmierne vzdialený. Pozorovaná čierna diera v galaxii M87 má hmotnosť niekoľko miliárd ráz väčšiu než Slnko a jej veľkosť je porovnateľná s našou Slnečnou sústavou. Delí ju však od nás vzdialenosť 54 miliónov svetelných rokov.

„Také veľké ďalekohľady dosiaľ neboli skonštruované a ani dnes by to nebolo možné. Preto sa vedecký tím rozhodol použiť tzv. interferometriu a pospájal desiatky rádioteleskopov po celej zemeguli. Vytvoril tak jeden virtuálny ďalekohľad porovnateľný s veľkosťou zemegule. A ten už mal dostatočnú rozlišovaciu schopnosť na to, aby sme mohli pozorovať detaily v blízkosti čiernej diery,“ vysvetlil astronóm podstatu vedeckého projektu EHT.

Dôkaz existencie čiernych dier

Už v roku 1905 Albert Einstein publikoval Špeciálnu teóriu relativity, ktorá definuje rýchlosť svetla ako konečnú a najvyššiu dosiahnuteľnú rýchlosť vo vesmíre. Popisuje tiež javy, ako je kontrakcia dĺžky, dilatácia času či nárast hmotnosti, ktoré sa práve pri rýchlostiach blížiacich sa k rýchlosti svetla prejavujú výraznejšie.

Všeobecná teória relativity, na ktorej Einstein pracoval v rokoch 1911 až 1916, okrem iného opisuje pôsobenie energie a hybnosti na časopriestor. Predpokladá, že sa časopriestor vplyvom hmoty zakrivuje, čo je zvlášť badateľné v prípade telies s obrovskou hmotnosťou a gravitáciou, ako sú práve čierne diery.

Einstein spočiatku považoval čierne diery iba za model, ktorý mu vychádzal z rovníc. Predpokladal, že musí existovať iný fyzikálny mechanizmus, ktorý by zabránil vzniku takéhoto objektu.

„Nakoniec sa ukázalo, že čierne diery skutočne existujú a dokonca je nimi posiaty celý vesmír. Tak, ako nám to potvrdili napríklad aj nedávne pozorovania gravitačných vĺn zo zrážok dvoch čiernych dier, je toto ďalší dôkaz existencie čiernych dier, a tiež ďalší extrémne dôležitý dôkaz, ktorý potvrdzuje správnosť všeobecnej teórie relativity,“ povedal Nagy.

„Odfotografovaný objekt vykazuje zhodu s našimi predpoveďami vyplývajúcimi zo všeobecnej teórie relativity. Túto teóriu sa podarilo potvrdiť aj inými spôsobmi v Slnečnej sústave, ale aj praktickými aplikáciami, ktoré fungujú na Zemi, ako sú napríklad navigačné systémy GPS alebo Galileo. Satelit skrátka musí rátať so všeobecnou teóriou relativity. Čierne diery sú však extrémne gravitačne pôsobiace objekty a v nich sme zatiaľ nemali možnosť platnosť teórie overiť. Snímka teda dokazuje, že všeobecná teória relativity platí ako na Zemi, tak aj v extrémnych gravitačných pomeroch, aké sú v blízkosti čiernej diery,“ dodal Nagy.

Na čele projektu EHT stojí Sheperd S. Doeleman, podieľa sa na ňom 200 vedcov, medzi nimi aj Dr. Katie Boumanová, autorka algoritmu, ktorým sa získané dáta z teleskopov podarilo pretransformovať do historicky prvej fotografie čiernej diery.

(TASR, SŠ)