Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tým astrofyziků pod vedením vědců z Institute for Advanced Study vyvinul novou techniku pro hledání světelných ozvěn černých děr. Nová metoda usnadní měření hmotnosti a rotace černých děr. Mohla by také poskytnout přímý důkaz o kroužení fotonů kolem černých děr v důsledku efektu „gravitační čočky“.
Když světlo prochází v blízkosti černé díry, jeho dráha je ohýbána silným gravitačním polem. Tento jev umožňuje, aby světlo prošlo od zdroje k pozorovateli na Zemi více cestami: některé paprsky mohou projít přímo, zatímco jiné mohou nejprve jednou nebo víckrát obkroužit černou díru. Světlo ze stejného zdroje tak může dorazit v různém čase, což se právě označuje jako „ozvěna“.
„O tom, že světlo krouží kolem černých děr a způsobuje ozvěny, se teoreticky hovoří již léta, ale tyto ozvěny dosud nebyly změřeny,“ říká hlavní autor studie George N. Wong (Institute for Advanced Study, Princeton University). „Naše metoda nabízí návod, jak taková měření provádět.“ Nová technika má umožňovat izolovat slabé signatury ozvěn od silnějšího přímého světla zachyceného známými interferometrickými dalekohledy, jako je například Event Horizon Telescope.
Aby otestovali svou techniku, vědci provedli simulace s vysokým rozlišením, při nichž pořídili desítky tisíc „snímků“ světla putujícího kolem supermasivní černé díry podobné té v centru galaxie M87 (M87*), která se nachází asi 55 milionů světelných let od Země.
Pomocí těchto simulací tým prokázal, že jejich metoda dokáže přímo odvodit dobu zpoždění ozvěny v simulovaných datech. Věří, že jejich technika bude kromě M87* použitelná i pro další černé díry.
Měření hmotnosti nebo rotace černé díry je složité. Povaha akrečního disku, tedy rotující struktury horkého plynu a další hmoty, která se spirálovitě přibližuje k černé díře, může měření všemožně „mást“. Světelné ozvěny však poskytují nezávislé měření hmotnosti a rotace a více měření pak umožňuje získat odhad těchto parametrů, kterému se už dá věřit. Analýza takto získaných dat by nám mohla pomoci mj. ověřit, zda černé díry skutečně odpovídají předpovědím obecné teorii relativity.
Výsledky týmu naznačují, že by mohlo být možné detekovat ozvěny pomocí dvojice dalekohledů – jednoho na Zemi a druhého ve vesmíru -, které by spolupracovaly a prováděly něco, co lze popsat jako „interferometrii s velmi dlouhou základnou“ (very long baseline interferometry).
George N. Wong et al, Measuring Black Hole Light Echoes with Very Long Baseline Interferometry, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad8650
Zdroj: Institute for Advanced Study / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poloha pozorované emise vzhledem k časovému zpoždění mezi geodetikami n = 0 a n = 1 spojujícími toto místo s pozorovatelem. Kredit: The Astrophysical Journal Letters (2024 ). DOI: 10.3847/2041-8213/ad8650
