Jejich existenci předpovídala obecná teorie relativity, ale ani její autor Albert Einstein nevěřil, že černé díry existují. Ještě před čtvrtstoletím panovaly pochyby, zda mohou být ve vesmíru tělesa tak hmotná, že z jejich gravitačního pole neunikne ani světlo. Neostrá fotografie z minulého týdne ale podle Norberta Wernera z Ústavu teoretické fyziky astrofyziky Přírodovědecké fakulty MU pochyby téměř definitivně vyvrátila a potvrdila i platnost Einsteinovy teorie.
Snímek černé díry je výsledkem několikaleté spolupráce mnoha vědeckých týmů a projektu s názvem Event Horizon Telescope (EHT). Právě to totiž fotografie ukazuje, jde o takzvaný horizont událostí. To je místo, za kterým už nic neunikne z gravitačního pole černé díry. „To, co na obrázku vidíme, je plyn padající na černou díru, respektive vyzářené fotony, které z její přitažlivosti ještě unikly. Díky ohybu světla v její blízkosti pak vytvořily výsledný obrázek,“ popsal snímek Werner.
V rámci projektu sledovali vědci dvě supermasivní černé díry, jednu ve středu naší galaxie (Mléčná dráha) a druhou pak v galaxii M87, která je od Země vzdálená zhruba 55 milionů světelných let. Ta první má hmotnost asi čtyř milionů Sluncí, ta druhá pak šest a půl miliardy Sluncí a je veliká asi jako naše Sluneční soustava. „Řada lidí očekávala, že zveřejněn bude snímek černé díry naší galaxie, ale u vzdálenější M87 byly příhodnější podmínky, protože změny jasnosti plynu v blízkosti horizontu událostí byly pomalejší,“ uvedl Werner s tím, že rozhodně nešlo o jednoduchý úkol.
K vyfotografování černé díry se muselo spojit několik radiových dalekohledů rozmístěných po celém světě včetně přístroje na jižním pólu. Všechny dalekohledy musely mít vyčleněné stejné období vhodné pro pozorování objektu a muselo být také všude dobré počasí pro pozorování. To vše nastalo v dubnu 2017, další dva roky pak vědci zpracovávali data, kterých bylo pět petabajtů a harddisky s daty vážily půl tuny.
„Už před časem jsme dostali jeden z nejdůležitějších důkazů o existenci černých děr, kdy jsme srážku dvou z nich pozorovali za pomoci gravitačních vln. Možnost je vyfotit teď přinese i vznik nového vědního oboru, který se bude zabývat jejich pozorováním,“ říká Werner. Z tvaru horizontu událostí totiž mohou vědci zjistit například to, zda a jak rychle černá díra rotuje, a snímky s vysokým rozlišením nám mohou poodhalit, jak se tvoří výtrysky energie v jejím okolí. Ne všechna hmota, která na černou díru padá, totiž překročí horizont událostí, ale většina se z její gravitace uvolňuje právě za pomoc výtrysků.
Možnost pozorovat černé díry může do budoucna pomoci odpovědět i na otázku, jak vlastně taková tělesa vznikla. „Když je nějaká hvězda hmotnější než 25 Sluncí, tak jí na konci jejího života dojde palivo a začne se gravitačně hroutit. Tak vznikají černé díry, které jsou ale řádově menší než ty, které pozorujeme v centru naší galaxie či v galaxii M87. Víme, že v raném vesmíru existovaly mnohem hmotnější hvězdy, které mohly dát vzniknout také mnohem hmotnějším černým dírám, stále ale není jasné, jak se mohly vytvořit supermasivní objekty o hmotností 6,5 miliardy Sluncí,“ dodal Werner.
