Fantastika kļūst par faktu – iegūta pirmā melnā cauruma fotogrāfija

 
UNIKĀLAIS FOTO. Tāds izskatās melnais caurums – nevis mākslinieku interpretācijā, bet pamatojoties uz neapšaubāmiem datiem, kas savākti projekta Event Horizon Telescope ietvaros ©Event Horizon Telescope (EHT)/National Science Foundation/Handout via REUTERS

Projekts, kura panākumiem daudzi neticēja, beidzies ar triumfu, un pirmo reizi vēsturē zinātniekiem ir izdevies nofotografēt melno caurumu – ļoti blīvu kosmisko objektu, kura gravitācija ir tik spēcīga, ka tas aprij visu matēriju, kas nonākusi pārāk tuvu. Event Horizon Telescope projektā, kas izmaksājis gandrīz 60 miljonus dolāru, bija iesaistīti vairāk nekā 200 zinātnieku no 20 pasaules valstīm un astoņas observatorijas, kas atrodas dažādās planētas malās.

Viņu uzmanība bija pievērsta aptuveni 54 miljonus gaismas gadu no Zemes esošajam supermasīvajam melnajam caurumam, kas atrodas galaktikas Mesjē 87 (M87) centrā. Zinātnieki lēš, ka šī milzeņa diametrs sasniedz 40 miljardus kilometru, bet tā masa ir 6,5 miljardus reižu lielāka par Saules masu.

Jāgatavojas Nobela prēmijām

Par to, cik lielu uzmanību šim atklājumam pievērsuši zinātnieki (lielākoties, protams, ar astronomiju un astrofiziku saistītie pētnieki), liecina vairāki fakti, raksta Reuters. Pirmkārt, oficiālas ziņas par to, ka pavisam drīz EHT projekta pētnieki nodemonstrēs pirmo melnā cauruma fotogrāfiju, tika izplatītas jau aprīļa sākumā un sabiedrības interesi pakāpeniski uzkurināja pēc labākajiem televīzijas šovu paraugiem. Otrkārt, preses konferences, kurās tika paziņots par atklājumu, trešdien vienā un tajā pašā laikā notika Vašingtonā, Briselē, Santjago, Šanhajā, Taipejā un Tokijā. Treškārt, izdevuma Astrophysical Journal Letters jaunākajā numurā, kas iznāca tieši trešdien, šim atklājumam atvēlētas sešas ne tās īsākās publikācijas. Un ceturtkārt, jau tagad tiek prognozēts, ka projektā iesaistītie tiks pagodināti ar Nobela prēmiju fizikā - ja ne šogad, tad pavisam tuvā nākotnē.

«Mums ir izdevies saskatīt to, kas līdz šim tika uzskatīts par nesaskatāmu. Mēs esam ieraudzījuši un nofotografējuši melno caurumu,» triumfējoši paziņojis EHT projekta vadītājs Šeperds Dēlemans, kurš strādā Hārvarda - Smitsona astrofizikas centrā. Savukārt Vaterlo universitātes fiziķis teorētiķis Eiverijs Broderiks, kurš bija viens no zinātnieku komandas vadītājiem, sarunā ar AP izteicies vēl patētiskāk: «Zinātniskā fantastika ir kļuvusi par zinātnisku faktu.»

Zinātniskā fantastika šajā gadījumā nav pieminēta nejauši. Londonas universitātes koledžas pētnieks Ziri Jounsi intervijā BBC norādījis, ka uzņemtais fotoattēls ir ļoti līdzīgs tam, kā melnos caurumus līdz šim iztēlojušies Holivudas filmu režisori un mākslinieki, kuri tos zīmējuši. Fotogrāfijā redzams melns aplis, ko apņem oranži sarkanīgs nokaitētas gāzes un plazmas vainags, un galvenā atšķirība no mākslinieku iztēles augļiem ir tā, ka attēls nav tik kontrastains un pat šķiet pablāvs. Astrofiziķis Žans Pjērs Luminē 1979. gadā izstrādāja pirmo digitālo melnā cauruma modeli un tagad atzinis, ka neesot varējis pat iedomāties, ka savas dzīves laikā viņam izdosies redzēt īstu šī kosmiskā objekta foto, kas izskatās ļoti līdzīgs viņa modelim.

Interneta ziņu vietne LiveScience.com gan uzsver, ka zinātnieku iegūtais attēls neatbilst terminam fotogrāfija tā ikdienas izpratnē. Proti, lai izveidotu attēlu, fiksēta nevis gaismas fotonu kustība, bet gan radioviļņi, turklāt tādos elektromagnētisko viļņu garumos, kādus cilvēka maņu orgāni uztvert nespēj. Tikai pēc tam zinātnieki iegūto attēlu izkrāsojuši, lai visiem būtu skaidrs, ka ap melno caurumu esošā matērija ir sakarsēta līdz miljoniem grādu augstai temperatūrai. «Teleskopi bija fokusēti nevis uz pašu melno caurumu, bet gan uz matēriju, ko jau sagūstījusi tā gravitācija - mirdzošu, līdz baltkvēlei nokaitētu gāzes un plazmas disku, ko sauc par akrēcijas disku. No apgabaliem, kas atrodas aiz melnā cauruma, plūstošā gaisma tiek izliekta gluži kā lēca,» AFP skaidrojis Eiropas Kosmosa aģentūras (ESA) astrofiziķis Pols Maknamara. Viņš pats pētījumā nebija iesaistīts, taču nosaucis to par «izcilu tehnisko sasniegumu».

Sinhronā sadarbība

BBC raksta, ka šī projekta iniciators bijis Nīderlandes Radbouda universitātes profesors Heino Falke, kuram jau 1993. gadā, kad viņš vēl bija students, iešāvusies prātā doma - melno caurumu apkaimē noteikti tiek ģenerēti radiosignāli, kas ir pietiekami spēcīgi, lai tos uztvertu ar teleskopiem, kas atrodas uz mūsu planētas. Tolaik tik jaudīgu teleskopu vēl nav bijis, taču pie savas idejas viņš atgriezies pēc aptuveni 20 gadiem, pārliecinot Eiropas izpētes padomi (European Research Council) kaut daļēji finansēt pētījumu. Vēlāk izdevies piesaistīt arī amerikāņu un Āzijas valstu finansējumu, un 2017. gada aprīlī astoņi radioteleskopi, kas ierīkoti augstkalnēs ASV, Meksikā, Spānijā, Čīlē un Antarktīdā, pievērsušies diviem objektiem - mūsu pašu Piena ceļa centrā esošajam Sagittarius A* un melnajam caurumam galaktikā M87. Pretēji prognozētajam, vienkāršāk nofotografēt izrādījies tieši tālāko melno caurumu, jo 26 000 gaismas gadu attālumā esošais Sagittarius A* izrādījies pārāk aktīvs un, kā smējušies zinātnieki, «nefotogēnisks».

«Tā vietā, lai būvētu gigantisku teleskopu, kas varētu sabrukt sava milzīgā svara dēļ, mēs novērojumiem izmantojām vairākas observatorijas, bet pēc tam summējām to savāktos datus,» intervijā AFP stāstījis Grenobles institūta IRAM astronoms Mikaēls Brēmers. Savienojot vienā ķēdē visdažādākajās pasaules malās esošos radioteleskopus, faktiski iegūts milzīgs superteleskops, kura nosacītais spoguļa diametrs līdzinās gandrīz visas planētas diametram. Precīzu rezultātu iegūšanai šo teleskopu darbība bija jāsinhronizē līdz sekundes miljonajām daļām, kas nebija pats vienkāršākais uzdevums. Taču tas vēl nebija viss.

«Lai izdotos paveikt uzdevumu, mums bija nepieciešams, lai vienlaikus laba redzamība būtu visos reģionos, kur atradās pētījumā iesaistītie teleskopi,» intervijā AFP sacījis Pablo Torne, kurš vadīja darbu Pico Veleta observatorijā Spānijā. No desmit dienām, kas bija rezervētas pētījumam, četrās šādi laika apstākļi arī bijuši, un to laikā izdevies savākt nepieciešamos datus. Pēc tam tie nosūtīti uz Masačūsetsas tehnoloģiju institūta Heistekas observatoriju un Maksa Planka radioastronomijas institūtu Bonnā, kur speciālistiem nācies pamatīgi nopūlēties, lai saliktu visu šo mozaīku kopā un atfiltrētu no tā visdažādākos Visuma radītos elektromagnētiskos traucējumus.

LiveScience.com norāda, ka datu nogādāšana pētniecības iestādēm nav bijusi tik vienkārša, kā tas varētu izklausīties. Kopējais informācijas apjoms pārsniedzis piecus petabaitus (aptuveni tikpat daudz informācijas glabājas ASV Kongresa bibliotēkā), un pa internetu to nav bijis iespējams pārsūtīt. Tādēļ uz Masačūsetsu un Bonnu nogādāti tonnām cieto disku ar savāktajiem datiem. Maksa Planka institūta pētnieks Helge Rotmans sarunā ar AFP sacījis, ka ļoti ilgi nācies gaidīt datus no Dienvidpola teleskopa (SPT), jo slikto laika apstākļu dēļ (dienvidu puslodē bija ziema) kuģis ar vērtīgo kravu mēnešiem ilgi nav varējis atstāt neviesmīlīgo kontinentu. «Galu galā šo informāciju mēs saņēmām 2017. gada 23. decembrī, un tā bija kā īsta Ziemassvētku dāvana,» sacījis H. Rotmans.

Vairāk nekā gads bijis nepieciešams, lai, izmantojot saņemtos datus, izveidotu to attēlu, kas pagājušonedēļ tika prezentēts visai pasaulei, raksta AFP. Projekta vadītāji nevēlējās pieļaut, ka darba rezultātu ietekmētu kādas kļūmes vai subjektīvi faktori, tādēļ attēlu veidošana tika uzticēta četrām komandām, kas darbojās neatkarīgi cita no citas. Taču visu darbu rezultāts beigu beigās izrādījās teju identisks, kas ļauj diezgan droši apgalvot - supermasīvie melnie caurumi (ja precīzāk, to notikumu horizonts, kuru pārkāpjot matērija uz visiem laikiem tiek sagūstīta) izskatās tieši tā un ne citādi.

Teorija apstiprināta, jautājumi paliek

Komentējot EHT projekta rezultātus, gan tajā iesaistītie, gan neiesaistītie zinātnieki uzsvaru likuši uz to, ka kārtējo reizi ir apstiprinājušies teorētiskās astrofizikas pieņēmumi, kas balstīti uz leģendārā zinātnieka Alberta Einšteina izstrādāto relativitātes teoriju. Pirms vairāk nekā gadsimta - 1916. gadā - zinātnieks postulēja, ka Visumā atrodas komiskie objekti ar tādām īpašībām, kas piemīt melnajiem caurumiem. Vairākas desmitgades šādi objekti tika dēvēti par tumšajām zvaigznēm, līdz pagājušā gadsimta sešdesmito gadu vidū amerikāņu fiziķis Džons Arčibalds Vīlers nāca klajā ar terminu melnais caurums, par ko mūsdienās vismaz kaut ko ir dzirdējuši vairākums planētas iedzīvotāju.

Viens no slavenākajiem astrofizikas teorētiķiem, kurš pievērsās melno caurumu fenomena izskaidrošanai, bija pagājušā gada martā aizsaulē aizgājušais Stīvens Hokings, kurš lielāko daļu mūža bija piekalts invalīda krēslam. Gadu gaitā S. Hokinga teorijas evolucionēja un mainījās, taču galu galā viņš faktiski nonāca pie tā paša, ko savulaik bija pasludinājis A. Einšteins - jebkurš objekts, kas nonāk melnā cauruma notikumu horizontā (angliski - event horizon, kas arī izskaidro projekta nosaukumu), ir uzskatāms par zudušu. «Supermasīvie melnie caurumi atrodas lielākās daļa galaktiku (arī mūsu Piena ceļa) centros un ir tik blīvi, ka no to gravitācijas gūsta nespēj atbrīvoties nekas - pat gaismas fotoni. Spēcīgās gravitācijas dēļ ap melno caurumu plūstošā gaisma tiek izliekta, bet to gaismu, kas nokļuvusi notikumu horizonta robežās, aprij bezdibenis - līdz ar putekļiem, pārkarsētu gāzi, plazmu un citu matēriju,» raksta AP.

Mūsdienu teorētiskā zinātne izdala divu veidu melnos caurumus - parastos un supermasīvos. Par pirmajiem, kuru masa vien miljoniem reižu pārsniedz Saules masu, domas nedalās - tie radušies, sabrūkot prāvām zvaigznēm un pamazām uzsūcot apkārt esošo matēriju. Taču par supermasīvo melno caurumu (tādu kā nule M87 galaktikā nofotografētā) izcelsmi ir visdažādākās hipotēzes - līdz pat tam, ka tie Visumā pastāvējuši mūžīgi un pārdzīvojuši ne vienu vien Lielo sprādzienu, kuri periodiski atkārtojoties. LiveScience.com uzsver, ka jauniegūtā fotogrāfija nav sniegusi atbildi uz šo jautājumu.

 

Abonē