Μαύρη Τρύπα: Οι επιστήμονες λένε ότι κάτι δεν πάει καλά στη φωτογραφία

Οι περισσότεροι θυμούνται την πρώτη και μοναδική φωτογραφία της μαύρης τρύπας Sagittarius A* (Sgr A*), στην καρδιά του γαλαξία μας.

Τελικά η φωτογραφία μπορεί να μην είναι απόλυτα ακριβής, σύμφωνα με ερευνητές του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας (NAOJ).

Σύμφωνα με την επιστημονική ομάδα, ο δίσκος προσαύξησης γύρω από τη Sgr A* ίσως να είναι πιο επιμήκης, παρά το κυκλικό σχήμα που είδαμε πρώτη φορά το 2022.

Οι επιστήμονες στο NAOJ εφάρμοσαν διαφορετικές μεθόδους ανάλυσης στα δεδομένα του Sgr A* που λήφθηκαν για πρώτη φορά από την ομάδα του Event Horizon Telescope (EHT). Τα δεδομένα EHT προήλθαν από ένα δίκτυο οκτώ επίγειων ραδιοτηλεσκόπιων. Η αρχική ανάλυση έδειξε μια φωτεινή δομή σε σχήμα δακτυλίου που περιβάλλει μια σκοτεινή κεντρική περιοχή.

Η νέα ανάλυση όμως δείχνει διαφορετικό σχήμα, που υπονοεί πως κάτι συμβαίνει στις κινήσεις και στην κατανομή της ύλης στον δίσκο.

Για να είμαστε δίκαιοι και για τις δύο ομάδες, τα δεδομένα ραδιοσυμβολομετρίας είναι διαβόητα πολύπλοκα στην ανάλυση. Σύμφωνα με τον αστρονόμο του NAOJ Miyoshi Mikato, η στρογγυλεμένη εμφάνιση μπορεί να οφείλεται στον τρόπο λήψης της εικόνας.

«Υποθέτουμε ότι η εικόνα του δακτυλίου προήλθε από σφάλματα κατά την ανάλυση απεικόνισης του EHT και ότι μέρος του ήταν ένα artifact, παρά η πραγματική αστρονομική δομή», πρότεινε ο Miyoshi.

Πως είναι όμως η μαύρη τρύπα τρύπα σύμφωνα με την NAOJ;

«Η εικόνα μας είναι ελαφρώς επιμήκη στην κατεύθυνση ανατολής-δύσης και το ανατολικό μισό είναι πιο φωτεινό από το δυτικό μισό», είπε ο Miyoshi.

«Πιστεύουμε ότι αυτή η εμφάνιση σημαίνει ότι ο δίσκος προσαύξησης που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα περιστρέφεται με περίπου το 60 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός».

Ραδιοφωνική εικόνα της μαύρης τρύπας του Sgr Α* στο κέντρο του γαλαξία του Γαλαξία, που ελήφθη από την εκ νέου ανάλυση από νέα έρευνα.

Ο δίσκος προσαύξησης είναι γεμάτος από υλικό σε τρομερά υψηλές θερμοκρασίες, που κυκλώνει την μαύρη τρύπα. Αυτό το υλικό διοχετεύεται στην μαύρη τρύπα, 4 εκατομμυρίων ηλιακής μάζας. Η ύλη καθώς περνάει από τον δίσκο προσαύξησης, η τριβή και η δράση των μαγνητικών πεδίων την θερμαίνουν σε ακραίες θερμοκρασίες, για αυτό και βλέπουμε την λάμψη της, κυρίως σε ακτίνες Χ και ορατό φως, όπως επίσης και σε ραδιοφωνικές εκπομπές κυμάτων.

Διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν επίσης το σχήμα του δίσκου προσαύξησης, συμπεριλαμβανομένης της περιστροφής της ίδιας της μαύρης τρύπας. Επιπλέον, ο ρυθμός προσαύξησης (δηλαδή πόσο υλικό πέφτει στο δίσκο), καθώς και η γωνιακή ορμή του υλικού, επηρεάζουν όλα το σχήμα.

Γιατί όμως έχουμε δύο διαφορετικές απόψεις για την μαύρη τρύπα;

Πως γίνεται να έχουμε δύο διαφορετικές απόψεις για την Sgr A*, από τα ίδια δεδομένα;

«Κανένα τηλεσκόπιο δεν μπορεί να συλλάβει τέλεια μια αστρονομική εικόνα», τόνισε ο Miyoshi. Για τις παρατηρήσεις EHT, αποδεικνύεται ότι τα συμβολομετρικά δεδομένα από τα ευρέως συνδεδεμένα τηλεσκόπια μπορεί να έχουν κενά. Κατά την ανάλυση δεδομένων, οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιήσουν ειδικές τεχνικές για να κατασκευάσουν μια πλήρη εικόνα. Αυτό έκανε η ομάδα EHT, με αποτέλεσμα την εικόνα της «στρογγυλής μαύρης τρύπας».

Η ομάδα του Miyoshi δημοσίευσε μια μελέτη που περιγράφει τα αποτελέσματα των ερευνών τους. Σε αυτή, προτείνουν ότι η δομή του δακτυλίου στην εικόνα του 2022 που κυκλοφόρησε από το EHT είναι ένα artifact που προκαλείται από τη λειτουργία ανώμαλου σημείου εξάπλωσης (PSF) των δεδομένων EHT.

Το PSF περιγράφει πώς ένα σύστημα απεικόνισης αντιμετωπίζει μια σημειακή πηγή στην περιοχή που εξετάζει. Βοηθά να δώσουμε ένα μέτρο της ποσότητας θαμπώματος που εμφανίζεται λόγω ατελειών στα οπτικά (ή σε αυτήν την περίπτωση, των κενών στα συμβολομετρικά δεδομένα). Με άλλα λόγια, είχε προβλήματα με την «πλήρωση» των κενών.

Η ομάδα του NAOJ ανέλυσε εκ νέου τα δεδομένα και χρησιμοποίησε μια διαφορετική μέθοδο χαρτογράφησης για να εξομαλύνει τα κενά στα δεδομένα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ένα επίμηκες σχήμα για τον δίσκο προσαύξησης Sgr A*.

Το μισό του δίσκου είναι πιο φωτεινό και προτείνουν ότι οφείλεται σε ενίσχυση Doppler καθώς ο δίσκος περιστρέφεται γρήγορα. Προτείνουν ότι τα δεδομένα που αναλύθηκαν πρόσφατα και η επιμήκης εικόνα δείχνουν ένα τμήμα του δίσκου που βρίσκεται μερικές ακτίνες Schwarzschild μακριά από τη μαύρη τρύπα, περιστρέφεται εξαιρετικά γρήγορα και φαίνεται από γωνία 40°-45°.

Η νέα ανάλυση των δεδομένων θα συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση για το πως μοιάζει στην πραγματικότητα ο δίσκος προσαύξησης της Sgr A*.  Η εικόνα της Sgr A* ήταν η πρώτη λεπτομερής προσπάθεια χαρτογράφησης της περιοχής γύρω από τη μαύρη τρύπα και παραμένει κάτι επαναστατικό για την αστροφυσική.

Η κοινοπραξία EHT εργάζεται για βελτιώσεις, ώστε να πετύχει την παραγωγή καλύτερων και πιο λεπτομερών εικόνων συμβολομετρίας αυτής και άλλων μαύρων οπών . Τελικά, αυτό θα οδηγήσει σε πιο ακριβείς εικόνες.

Οι επακόλουθες μελέτες θα βοηθήσουν στην κάλυψη τυχόν κενών στις παρατηρήσεις του δίσκου προσαύξησης. Επιπλέον, λεπτομερείς μελέτες του κοντινού περιβάλλοντος γύρω από τη μαύρη τρύπα θα πρέπει να δώσουν περισσότερες ενδείξεις για τη μαύρη τρύπα που κρύβεται μέσα στο δίσκο.+

ΠΗΓΗ