O reţea internaţională de radiotelescoape a obţinut prima imagine a orizontului evenimentului unei găuri negre, imagine prezentată miercuri în mai multe conferinţe de presă desfăşurate simultan în diverse părţi ale lumii. Acest proiect internaţional, denumit Event Horizon Telescope (EHT), a reuşit să confirme predicţiile formulate de Einstein cu privire la modul în care lumina se comportă în apropierea acestor obiecte supermasive şi superdense, dar în afară de acest lucru şi de premiera reprezentată de imaginea unei găuri negre, trei întrebări fundamentale din fizică cu privire la găurile negre aşteaptă încă răspunsuri, conform unui material publicat de Live Science.
„Pe o scară de la zero la uluitor, a fost uluitor”, a comentat Erin Bonning, astrofizician şi specialist în găuri negre de la Universitatea Emory, din Atlanta, Georgia, care nu a făcut parte din echipa EHT. „Acestea fiind spuse, a fost ceea ce m-am aşteptat să fie”, a adăugat ea pentru Live Science.
Marele anunţ, despre care a început să se vorbească cu aproape 10 zile înainte, s-a dovedit a fi deopotrivă incredibil de emoţionant şi aproape complet lipsit de informaţii ştiinţifice noi şi relevante despre găurile negre. Fizica nu trebuie rescrisă în virtutea descoperirilor realizate de EHT. Nu a fost identificată nici măcar vreo caracteristică exotică a găurilor negre. Până şi imaginea obţinută nu este în sine diferită faţă de numeroasele ilustraţii cu găuri negre din literatura de specialitate şi din pop science. Poate singura diferenţă cu adevărat importantă este că această imagine este cu mult mai neclară.
Comunitatea ştiinţifică a aşteptat cu interes anunţul de miercuri, în special în contextul în care a stârnit atât de multă vâlvă, în speranţa că echipa EHT va putea oferi indicii noi sau chiar răspunsuri la trei întrebări fundamentale despre găurile negre. Deocamdată aceste întrebări rămân fără răspuns.
Cum sunt produse jeturile imense de materie fierbinte şi radiaţii?
Toate găurile negre supermasive atrag materia din apropiere şi înghit cea mai mare parte a ei (care ajunge dincolo de orizontul evenimentului, într-un spaţiu în care toate legile fizicii şi matematicii încetează să existe) iar o mică parte este expulzată în spaţiu cu viteze apropiate de cea a luminii, rezultând ceea ce astrofizicienii denumesc „jeturi relativiste”.
Iar gaura neagră din centrul galaxiei Virgo A (denumită şi Messier 87) este celebră printre astrofizicieni pentru impresionantele jeturi pe care le degajă şi care sunt atât de mari şi puternice încât părăsesc galaxia, ajungând în spaţiul intergalactic.
Fizicienii cunosc în mare care este cauza acestui fenomen: materia care urmează să cadă în puţul gravitaţional al găurii negre este accelerată la viteze extreme, iar o parte din ea este proiectată spre exterior, păstrându-şi însă inerţia. Oamenii de ştiinţă nu ştiu însă cu precizie detaliile acestui fenomen, iar imaginea realizată în cadrul proiectului EHT şi studiul ce o însoţeşte nu oferă nimic nou despre aceste detalii.
Obţinerea unor astfel de detalii ar însemna corelarea observaţiilor realizate în cadrul proiectului EHT (care acoperă o regiune relativ mică din spaţiu) cu imaginile la scară mai mare ale jeturilor relativiste. De asemenea, noi informaţii despre aceste jeturi ar putea fi obţinute prin compararea cu imaginile adunate cu cea de-a doua ţintă EHT: gaura neagră supermasivă Sagittarius A, aflată în centrul galaxiei noastre. Sagittarius A nu produce jeturi similare lui M87.
Cum se împacă relativitatea generală cu mecanica cuantică?
Atunci când mai mulţi fizicieni eminenţi urcă împreună pe o scenă pentru a anunţa o descoperire „cu adevărat interesantă”, te-ai putea aştepta că au descoperit ceva care să unifice cele două mari teorii din fizică, deocamdată disonante – fizica macro, a gravitaţiei şi fizica micro, a bizarei lumi cuantice. Miza ar fi explicarea conceptului de „gravitaţie cuantică”, un concept care rămâne o mare necunoscută pentru fizică. De mai bine de un secol fizicienii lucrează folosind două seturi de reguli diferite: relativitatea generală şi mecanica cuantică. Problema este că relativitatea nu poate explica comportamentul cuantic al particulelor, iar mecanica cuantică nu poate explica gravitaţia. O teorie care să unească tărâmul scindat al fizicii ar presupune explicarea conceptului de gravitaţie cuantică.
Înaintea anunţului de miercuri au existat speculaţii că echipa EHT ar fi obţinut nişte date importante pe acest subiect. Însă imaginea făcută publică nu este cu nimic surprinzătoare din perspectiva relativităţii generale şi nu oferă nimic nou pentru a apropia cele două teorii aparent ireconciliabile. Cei care se aşteptau la un anunţ privind o cale de conciliere între cele două teorii au privit cu speranţă spre proiectul EHT pentru că la graniţa unei găuri negre, acolo unde începe orizontul evenimentului, colosalele forţe relativiste trec în spaţiul cuantic.
„Ne-am fi aşteptat să vedem gravitaţia cuantică foarte, foarte aproape de orizontul evenimentului sau foarte, foarte devreme, la începuturile Universului (când toată materia era înghesuită într-un spaţiu foarte mic)”, a susţinut ea. Însă cu astfel de imagini neclare ne este greu să sperăm că vom vedea aşa ceva chiar şi în viitor, după creşterea capacităţii telescoapelor din cadrul EHT.
Teoria lui Stephen Hawking este corectă?
Poate cea mai importantă contribuţie adusă de celebrul fizician Stephen Hawking domeniului astrofizicii este aşa-numita „radiaţie Hawking” – şi anume că găurile negre nu sunt complet negre ci emit cantităţi mici de radiaţii de-a lungul timpului. Astfel, în cazul în care o gaură neagră supermasivă nu se hrăneşte, pierde constant energie ajungând să se evapore, pur şi simplu, însă la o scară a timpului care depăşeşte cu mult vârsta Universului.
Rezultatul proiectului EHT nu confirmă dar nici nu infirmă teoria lui Hawking.
Găurile negre supermasive, aşa cum este cea din galaxia Virgo A, emit doar cantităţi infime de radiaţie Hawking relativ la dimensiunea lor. Dacă unele dintre cele mai performante instrumente de care dispunem abia pot detecta lumina rezultată din încălzirea materiei ce se adună în jurul orizontului evenimentului, există şanse foarte mici să putem detecta vreodată strălucirea slabă a radiaţiei Hawking pe suprafaţa aparentă a orizontului evenimentului. Astfel de rezultate vor putea fi obţinute însă pe găuri negre liliputane, obiecte fizice cu perioada de viaţă foarte scurtă şi atât de mici încât orizontul evenimentului ne-ar încăpea în palmă.
Până la urmă, ce am aflat din această imagine?
În primul rând, Teoria Relativităţii Generale a lui Einstein a fost reconfirmată. Forma umbrei sau siluetei găurii negre este un cerc perfect, exact aşa cum Einstein şi mai mulţi fizicieni care au lucrat cu ecuaţiile relativităţii generale au prezis.
„Nu cred că mai este cazul să fim surprinşi atunci când relativitatea generală mai trece încă un test. Dacă fizicienii ar fi urcat pe scenă şi ar fi spus că această teorie este greşită, atunci aş fi căzut de pe scaun”, a adăugat Bonning.
Ca implicaţie practică, această imagine le-a permis fizicienilor să calculeze cu precizie masa găurii negre supermasive care se află la distanţa de peste 54 de milioane de ani lumină, în inima galaxiei Virgo A. Această gaură neagră este de 6,5 miliarde de ori mai grea decât Soarele. Faptul că s-a reuşit calcularea masei sale este un lucru extrem de important pentru că ar putea schimba modalitatea în care sunt „cântărite” şi alte găuri negre supermasive
