Despre imaginea găurii negre care a făcut istorie

În centrul unei galaxii aflate la peste 55 de milioane de ani-lumină, există o imensă gaură neagră, cu masa a câteva miliarde de sori. Acum, pentru prima dată în istorie, o putem vedea. Astrofizicianul Sheperd Doeleman, conducătorul grupului Horizon Event Telescope, stă de vorbă cu Chris Anderson despre imaginea unică, obținută pentru prima dată, a unei găuri negre, și despre efortul mondial extraordinar care a dus la obținerea ei.

Chris Anderson: Shep,
mulțumesc mult că ai venit.

Cred că avionul tău a aterizat
fix acum două ore în Vancouver.

E o plăcere să te avem.

Povestește-ne cum ai ajuns de la
ecuația lui Einstein la o gaură neagră.

Sheperd Doeleman:
Acum peste 100 de ani,

Einstein a introdus această
teorie geometrică a gravitației

care deformează spațiul și timpul.

Materia deformează spațiul și timpul,

apoi spațiul și timpul spun materiei
cum să se miște în jurul ei.

Și poți avea destulă materie
într-o regiune suficient de mică

ce penetrează spațiul și timpul,

încât nici lumina nu poate scăpa,

forța gravitației păstrând-o înăuntru.

CA: Înainte, motivul pentru care
Pământul gravita în jurul Soarelui

nu era că Soarele atrăgea
Pământul așa cum credeam,

ci modificarea formei spațiului

ne face să „cădem” spre Soare.

SD: Exact, geometria spațiului

spune Pământului cum
să se miște în jurul Soarelui.

Aproape că vezi cum gaura neagră
penetrează prin spațiu și timp

și când ajunge în profunzime,

există o regiune în care
lumina orbitează gaura neagră.

CA: Iar asta cred că se întâmplă aici.

Aceasta nu este o imagine,

ci o simulare pe calculator
a ceea ce am crezut mereu că este

orizontul evenimentului
din jurul găurii negre.

SD: Până săptămâna trecută
nu știam cum arată o gaură neagră.

Tot ce puteam face
erau simulări pe supercomputere,

dar chiar și aici vezi inelul de lumină,

care este orbita fotonilor.

Acolo fotonii se mișcă
în jurul găurii negre,

iar în jurul ei este un gaz fierbinte
care este atras de gaura neagră

și este fierbinte din cauza fricțiunii.

Acest gaz încearcă să intre într-un volum
foarte mic și se încălzește.

CA: Acum câțiva ani,
ai început această misiune

de a încerca să fotografiezi
o gaură neagră.

Și cred că...

te-ai concentrat
pe această galaxie îndepărtată.

Povestește-ne despre această galaxie.

SD: Această galaxie,

vom mări imaginea galaxiei M87,
se află la 55 de milioane de ani-lumină.

CA: 55 de milioane.

SD: O distanță destul de mare.

Și în centrul ei

e o gaură neagră cu masa
de 6,5 miliarde de sori.

E greu de crezut, nu-i așa?

6,5 miliarde de sori
comprimați într-un singur punct.

Și controlează o parte din energiile
din centrul acestei galaxii.

CA: Deși lucrul acesta este imens,
fiind atât de departe,

să speri că vei obține o imagine

este aproape imposibil.

Rezoluția necesară
trebuie să fie extraordinară.

SD: Găurile negre sunt cele mai mici
obiecte din univers.

Dar au efecte foarte mari
asupra galaxiilor.

Pentru a vedea una,

trebuie să construiești un telescop
mare cât Pământul,

pentru că gaura neagră la care ne uităm

degajă multe unde radio.

Emite neîncetat.

CA: Și asta ați făcut.

SD: Exact. Ce vedeți aici
sunt telescoape din întreaga lume

sincronizate perfect
folosind ceasuri atomice,

ca să primească undele luminoase
din gaura neagră,

apoi am pus cap la cap toate aceste date
pentru a alcătui o imagine.

CA: Pentru a face asta

vremea trebuia să fie perfectă

în toate aceste puncte simultan,

astfel încât să avem o imagine clară.

SD: Am avut nevoie de noroc
în mai multe feluri.

Și uneori e mai bine să fii
norocos decât priceput.

În acest caz, îmi place să cred
că am fost ambele.

Dar lumina trebuia să iasă
din gaura neagră.

Trebuia să vină
prin spațiul intergalactic,

prin atmosfera Pământului,
unde poate fi absorbită de vaporii de apă,

și totul a mers perfect,

mărimea Pământului la acea lungime de undă

de un milimetru,

a fost ideală pentru o gaură neagră aflată
la 55 de milioane de ani-lumină distanță.

Universul ne spunea ce să facem.

CA: Ați început să strângeți
cantități mari de date.

Cred că aici sunt jumătate din datele
de la un singur telescop.

SD: Da, acesta e unul dintre
membrii echipei, Lindy Blackburn,

și are alături jumătate din datele

înregistrate de Telescopul
Large Millimeter,

localizat la 4,500 metri altitudine
în vârful unui munte din Mexic.

Alături de el
are cam jumătate de petabyte.

În termeni mai ușor de înțeles,

înseamnă aproximativ selfiurile
dintr-o viață a 5.000 de oameni.

(Râsete)

CA: Sunt multe date.

Acestea au fost expediate,
nu s-au putut trimite prin internet.

Datele au fost expediate

ca un supercomputer să le analizeze.

Și nu știi niciodată

ce rezultate vei obține.

SD: Această tehnică funcționează astfel:

imaginați-vă o oglindă pe care o spargeți

și apoi puneți toate cioburile
în diferite locuri.

La o oglindă normală,

razele de lumină se lovesc
de suprafața perfectă

și se focalizează într-un anumit punct
în același timp.

Luăm toate aceste înregistrări

și cu precizia ceasului atomic

le aliniem apoi perfect
într-un supercomputer.

Și recreăm într-un fel niște lentile
de dimensiunea Pământului.

Singura modalitate e să transportăm
datele cu avionul.

Nu poți depăși lățimea de bandă
a unui 747 umplut cu hard diskuri.

(Râsete)

CA: Acum câteva săptămâni sau luni,

undeva pe ecranul unui computer

a început să apară această imagine.

Acest moment.

SD: A durat ceva timp.

CA: Dar priviți asta.

Asta a fost.

Asta a fost prima imagine.

(Aplauze)

Spune-ne la ce ne uităm aici.

SD: Încă îmi place.

(Râsete)

Ce vedeți aici este
ultima orbită a fotonilor.

Vedeți expusă geometria lui Einstein.

Perforarea în spațiu și timp
este atât de adâncă

încât lumina se mișcă în jurul orbitei,

iar lumina din spatele găurii negre,
cum vom vedea imediat,

se mișcă și ajunge la noi
pe aceste linii paralele,

exact pe aceeași orbită.

Se pare că orbita e rădăcină
pătrată a numărului 27

înmulțită cu câteva
constante fundamentale.

Este extraordinar când te gândești.

CA: Când...

În mintea mea, la început,
când mă gândeam la găuri negre,

mă gândeam că acela
e orizontul evenimentului,

multă materie și lumină
orbitând în acea formă.

De fapt, este mult mai complicat.

Descrie-ne această animație,
cu lumina care se curbează în jurul ei.

SD: Vedeți aici că o parte din lumina
din spate e curbată

și alta face o buclă în jurul
orbitei găurii negre.

Dar când e lumină suficientă

de la aceste gaze fierbinți
ce orbitează gaura negră,

atunci vei vedea cum
toate aceste raze de lumină

se întâlnesc pe acest ecran,

care este o proiecție
a locului unde suntem noi.

Și vezi conturul clar al acestui inel
cum începe să ia formă.

Iar asta este ce a anticipat Einstein
acum 100 de ani.

CA: Este extraordinar.

Spune-ne mai multe despre ce avem aici.

Mai întâi, de ce această parte
e mai luminoasă decât restul?

SD: Acest efect apare deoarece
gaura neagră se rotește.

O parte din gaz se îndreaptă
spre noi în partea de jos

și se îndepărtează de noi în sus.

Și la fel cum șuieratul trenului
se aude mai ascuțit

când vine spre tine,

mai multă energie a gazului vine spre noi
decât când se îndepărtează de noi.

Partea de jos e mai luminată

pentru că lumina e amplificată
în direcția noastră.

CA: Și cât de mare e aceasta?

SD: Tot sistemul nostru solar
ar încăpea în acea zonă întunecată.

Și dacă îmi permiteți,

zona aceea întunecată
e semnul orizontului evenimentului.

Motivul pentru care
nu vedem lumina de acolo,

lumina care ar fi trebuit
să vină spre noi din acel loc

a fost înghițită
de orizontul evenimentului.

Cam asta e.

CA: Când ne gândim la o gaură neagră,

avem în minte acele raze uriașe
care ies din ea

și care sunt îndreptate
în direcția noastră.

De ce nu le vedem?

SD: Aceasta e o gaură neagră
foarte puternică.

Nu conform standardelor universale,
dar totuși puternică

și din polul nordic și sudic
al acestei găuri negre

credem că ies jeturi.

Suntem prea aproape pentru
a vedea toată structura jeturilor,

dar baza acestor jeturi
luminează spațiul și timpul.

Și asta e ceea ce se curbează
în jurul găurii negre.

CA: Și dacă ai fi într-o navă spațială
care se învârte în jurul ei,

în cât timp ai putea să o înconjori?

SD: Întâi de toate, aș da orice
să fiu în nava aceea.

(Râsete)

Pune-mă pe listă.

Există ceva, ca să fiu un pic excentric,

care se numește
orbita circulară interioară

și e cea mai mică orbită în care
materia se mișcă în jurul găurii negre

înainte să intre în ea.

Pentru această gaură neagră,
va fi între trei zile și o lună.

CA: E atât de puternică,
încât pare ciudat de lentă.

Nici măcar n-ai băga de seamă

că ai intrat în orizontul evenimentului
dacă ai fi acolo.

SD: Poate ați auzit de efectul
de „spaghetificare”,

când cazi într-o gaură neagră

și câmpul gravitațional de la picioare
e mult mai puternic decât cel de la cap,

încât te rupe în bucăți.

Această gaură neagră e atât de mare

încât nu te transformă în spaghete.

Vei trece pur și simplu
prin orizontul evenimentului.

CA: E ca o tornadă uriașă.

Când Dorothy a fost prinsă de o tornadă,
a ajuns în Oz.

Unde ajungi când cazi într-o gaură neagră?

(Râsete)

SD: Vancouver.

(Râsete)

CA: O, Doamne!

(Aplauze)

Cercul roșu e înspăimântător.

Chiar este.

SD: Găurile negre sunt într-adevăr
misterul fundamental al erei noastre,

pentru că acolo se întâlnesc
lumea cuantică cu cea gravitațională.

În interior
e o singularitate gravitațională.

Acolo se unesc toate forțele,

gravitația fiind destul de puternică
încât să concureze cu celelalte forțe.

Dar nu putem vedea asta,

universul a acoperit-o cu o mantie
de o invizibilitate extremă.

Așa că nu știm ce se petrece acolo.

CA: Există ceva mai mic
în propria noastră galaxie.

Putem să ne întoarcem
la frumoasa noastră galaxie?

Aceasta e Calea Lactee, aici e acasă.

Și undeva în centrul ei
există o altă gaură neagră,

pe care încercați să o găsiți.

SD: Deja știm că e acolo
și avem date despre ea.

Lucrăm la aceste informații chiar acum.

Așa că sperăm să avem ceva
în viitorul apropiat, nu pot spune când.

CA: E mult mai aproape,
dar și mult mai mică,

deci va fi la fel ca cea
pe care am văzut-o?

SD: Așa e. Se pare că gaura neagră din M87

pe care am văzut-o mai devreme,

are o masă de 6,5 miliarde de sori.

Dar e atât de departe încât pare mică.

Gaura neagră din centrul galaxiei noastre
e de o mie de ori mai mică,

dar de o mie de ori mai aproape.

Deci va fi de aceeași mărime pe cer.

CA: În sfârșit, o recunoaștere
pentru un grup deosebit de oameni.

Cine sunt aceștia?

SD: Aici e o parte din echipă.

Am fost uimiți de efectul
pe care l-a avut această imagine.

Dacă mi-ai fi spus că o să fie
pe prima pagină a ziarelor

nu sunt sigur că aș fi crezut,
dar chiar așa a fost.

Pentru că e un mare mister

care ne motivează
și sper să motiveze pe toată lumea.

Dar lucrul cel mai important e că aceasta
e doar o mică parte din echipă.

Suntem 200 de oameni din 60 de institute

și 20 de țări și regiuni.

Dacă vrei să construiești
un telescop planetar

ai nevoie de o echipă internațională.

Iar tehnica pe care o folosim,
legând telescoape din întreaga lume,

elimină, într-un fel, unele probleme
care ne despart.

Și, în calitate de oameni de știință,
ne unim pentru a face astfel de lucruri.

CA: Asta va motiva toată echipa noastră
în această săptămână.

Shep, mulțumim pentru tot,
mulțumim că ai venit!

SD: Mulțumesc!

(Aplauze)