Sciencemag.cz
Doporučujeme
Snímky černých děr v centru galaxie M87 a naší Mléčné dráhy, které před několika lety zveřejnili vědci z projektu Event Horizon Telescope (EHT), znamenaly v astronomii průlom. Na těchto snímcích není ovšem vidět samotná černá díra (její horizont), ale horká hmota v jejím bezprostředním okolí. Dokud tato hmota stále obíhá mimo horizont událostí – než je nevyhnutelně vtažena dovnitř – může vysílat poslední signály světla, které můžeme detekovat. Snímky tak v podstatě ukazují „stín“ černé díry. Což má ale otevírat možnost podrobně prozkoumat teorie, které stojí za černými děrami.
Vedle Einsteinovy obecné teorie relativity existují i jiné hypotetické teorie, které rovněž předpovídají existenci černých děr, respektive nějak obdobných objektů. Luciano Rezzolla z Goethe University ve Frankfurtu a jeho kolegové nyní navrhli nové možnosti, jak takové alternativní teorie ověřit: právě pomocí snímků stínů supermasivních černých děr. Vědci představili komplexní popis toho, jak se různé typy hypotetických černých děr odchylují od teorie relativity a jak by se to odrazilo v obrazech jejich stínů. Tým provedl vysoce komplexní trojrozměrné počítačové simulace, které replikují chování hmoty a magnetických polí v zakřiveném časoprostoru obklopujícím černé díry. Z těchto simulací pak vědci vygenerovali syntetické obrazy zářícího plazmatu.
„Ústřední otázka zněla: Jak výrazně se obrazy černých děr liší v různých teoriích?“ vysvětluje spoluautor studie Akhil Uniyal z Tsung-Dao Lee Institute v Šanghaji. Z toho byli vědci schopni odvodit kritéria, která by při budoucích měřeních s vysokým rozlišením měla umožnit rozhodnout ve prospěch konkrétní teorie. Zatímco rozdíly v obrazech jsou při současném rozlišení EHT stále příliš malé, s vylepšeným rozlišením se systematicky zvětšují.
Zatím jsou výsledky v souladu s Einsteinovou teorií (což autoři studie pochopitelně celkem očekávali). Nejistota měření je však stále tak vysoká, že bylo vyloučeno pouze několik velmi exotických možností. Například je nepravděpodobné, že by dvě černé díry v centru galaxie M87 a naší Mléčné dráhy byly takzvanými nahými singularitami (bez horizontu událostí) nebo červími dírami – to jsou jen dvě z mnoha dalších teoretických možností, které je třeba ověřit.
Jak ukazuje nově představená studie, další testy vyžadují úhlové rozlišení menší než jedna miliontina úhlové vteřiny – což je srovnatelné s pozorováním mince na Měsíci ze Země. I když to přesahuje možnosti dnešních dalekohledů, očekává se, že toho bude možné dosáhnout už za několik let.
The future ability to test theories of gravity with black-hole shadows, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02695-4.
Zdroj: Goethe University Frankfurt nad Mohanem / Phys.org, přeloženo / zkráceno
