Ale jak sfotografować coś, czego nie da się zobaczyć? Zespół naukowców Teleskopu Horyzontu Zdarzeń wziął na cel dwie supermasywne czarne dziury. Jedna znajduje się w centrum naszej Galaktyki – to obiekt nazywany Sagittarius A*. Druga to czarna dziura w okolicach centrum Galaktyki Panny A, znanej również jako Messier 87, a w skrócie M87. Ta „nasza” czarna dziura ma masę 4,1 mln Słońc i średnicę ok. 60 mln kilometrów
 

Jest ogromna. Jednak prawdziwym potworem jest dziura w centrum M87: szacuje się  obecnie, że jej masa to 6,5 miliarda mas Słońc, a jej średnica to ok. 40 mld km. Znajduje się ok. 55 mln lat świetlnych od nas. Co zaskakujące, oglądanie tak odległego obiektu znajdującego się w innej galaktyce było łatwiejsze niż przyglądanie się „naszej” dziurze. Dlaczego? Z powodu dużej zmienności światła i mniejszych rozmiarów Sagittariusa A*.

TELESKOP WIELKOŚCI PLANETY

Choć rozmiary czarnej dziury w M87 są monstrualne, do wykonania jej „zdjęcia” nie wystarczyłby nawet najpotężniejszy radioteleskop na Ziemi. Naukowcy potrzebowali
większego radioteleskopu. Najlepiej wielkości Ziemi. Na pomysł, jak to zrobić, wpadł prof. Heino Falcke. Chciał „sfotografować” czarną dziurę od ponad ćwierć wieku. Zaproponował odpowiedni eksperyment jeszcze w 1993 roku podczas studiów doktoranckich. Wtedy jednak technologiczne wyzwania związane z obserwacją tak odległych obiektów, w dodatku niewidocznych, sprawiły, że pomysł zarzucono. Ale prof. Falcke nie rezygnował.

Przez dwie dekady przekonywał decydentów i potencjalnych sponsorów o słuszności swojej idei. Wreszcie udało mu się namówić Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC) do wysupłania funduszy – ok. 14 mln euro. Projekt wsparła też amerykańska National Science Foundation oraz naukowe agencje z Azji. W sumie pierwszy prawdziwy obraz czarnej dziury kosztował ok. 45 mln euro. Wspólnie z prof. Sheperdem Doelemanem z Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics opracował plan połączenia ośmiu radioteleskopów, które miały wspólnie zbierać dane. Obserwacje prowadzone były na falach milimetrowych i submilimetrowych dzięki technice tzw. interferometrii wielkobazowej. Radioteleskopy zbierają dane niezależnie od siebie i zapisują je z niezwykle dokładnym (potrzebne są do tego zegary atomowe) czasem obserwacji. Następnie wyniki są analizowane i składane w całość – rozdzielczość takich obserwacji jest tym lepsza, im bardziej oddalone są od siebie radioteleskopy.

Tak powstał Teleskop Horyzontu Zdarzeń (Event Horizon Telescope, EHT). Na tę sieć składały się chilijskie Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Atacama Pathfinder Experiment, SubMillimeter Array (SMA) oraz James Clerk Maxwell Telescope na Hawajach, South Pole Telescope na Antarktydzie, Submillimeter Telescope (SMT) w Arizonie, Large Millimeter Telescope w Meksyku i wreszcie hiszpański radioteleskop Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM). W kwietniu 2017 roku osiem radioteleskopów wycelowało w centrum M87. Nasłuch trwał 10 dni. Oczekiwanie na wyniki – prawie dwa lata.

EINSTEIN ZNOWU MA RACJĘ

– Uzyskany obraz odpowiada temu, co wyobrażali sobie fizycy teoretyczni – i specjaliści z Hollywood – mówi dr Ziri Younsi z University College London, który brał udział
w badaniach EHT. Obraz pokazuje bowiem czarną dziurę o parametrach zgodnych z przewidywaniami Ogólnej Teorii Względności – teorii grawitacji sformułowanej przez Alberta Einsteina i opublikowanej w 1916 roku. – To niesłychane, ale wygląda na to, że Einstein znowu ma rację – mówi dr Younsi.

Czego zatem się dowiedzieliśmy? Wiemy teraz, że nie jest to tunel czasoprzestrzenny, jak postulowali niektórzy śmielsi fizycy. Wiemy, że horyzont zdarzeń rzeczywiście istnieje
i że nie stanowi twardej powierzchni, o którą rozbijałaby się materia – jak wyobrażali to sobie fizycy chcący zmodyfikować Ogólną Teorię Względności. Nauczyliśmy się również lepiej szacować masy czarnych dziur. Przed obserwacjami EHT czarna dziura w M87 oceniana była na między 3,5 mld i 6,6 mld mas Słońc. Różnice brały się ze sposobu oceniania masy – jeden bazował na obserwacji orbit gwiazd, drugi na zachowaniu gazu wirującego wokół osobliwości. Dane z radioteleskopów wskazują na masę 6,5 mld razy większą niż Słońce – co oznacza, że pierwsza metoda jest dokładniejsza.