Proč jsou černé díry tak lákavé?
Můžete uvést spoustu důvodů: Jsou to monstra hltající hmotu, což z nich dělá perfektní dějové zařízení pro film Disney . Deformují časoprostor a demonstrují podivné důsledky obecné teorie relativity. Jsou tak masivní, že uvnitř hranice známé jako horizont událostí nemůže nic – dokonce ani světlo – uniknout jejímu gravitačnímu sevření.
Ale možná nejzajímavějším rysem černých děr je jejich čirá záhada. Kvůli pravidlům relativity nemůže nikdo hlásit, co se děje uvnitř hranic černé díry.
'Mohli bychom zažít všechny ty bláznivé věci, které se dějí uvnitř černé díry, ale nikdy bychom to nemohli nikomu říct,' radioastronom Heino Falcke řekl. 'Chceme vědět, co se tam děje, ale nemůžeme.'
Falcke a jeho kolegové v mezinár Horizontální dalekohled událostí projekt zvedl závoj jen před dvěma lety, když vydali vůbec první snímek stínu supermasivní černé díry . Ale trvalé tajemství je hlavním tématem Falckeho nové knihy o hledání EHT, „Světlo v temnotě: Černé díry, vesmír a my“ — a v poslední části Fiction Science podcast , která se zaměřuje na průnik skutečnosti a sci-fi.
Falcke, který je profesor astrofyziky na Radboud University v Nizozemsku, má dobrou pozici, aby poskytla vnitřní pohled na potíže a triumfy, s nimiž se tým Event Horizon Telescope setkal na cestě k jejich průlomovému snímku v roce 2019.
Před 20 lety Falcke prosazoval myšlenku kombinovat data z radioteleskopů po celém světě vytvářet obrázky černých děr, které leží v srdci galaxií včetně naší vlastní Mléčné dráhy. Jakmile se nápad ujal, stal se předsedou vědecké rady projektu – a pomohl řídit stovkám astronomů, kteří prováděli pozorování, posílali zpět data z osmi míst po celém světě a vyvíjeli algoritmy pro vytváření snímků.
Falcke a jeho spoluhráči čelili spoustě pozemských výzev:
- Protože projekt spoléhal na přesně synchronizovaná rádiová pozorování v lokality od Havaje a Španělska po Chile a Antarktidu Astronomové museli čekat, až bude na každém místě dostatečně dobré počasí. Za to se ukazuje, že duben je nejlaskavější měsíc. 'Pro žádný z teleskopů to není nejlepší období roku - ale pro všechny je to nejméně nejhorší,' vysvětlil Falcke.
- Stovky bilionů bajtů dat byly shromážděny každý den pozorovací kampaně a získání všech těchto cenných dat zpět na pevné disky trvalo až šest měsíců. Například v Antarktidě jižní zima vylučovala jakékoli zásilky až do října.
- Tým se musel vypořádat se sociálními i technickými výpadky. V Mexiku skončil jeden výzkumník zadržen ozbrojeným oddílem během pozorovací kampaně v roce 2018. 'Stále nevíme, jestli to byla tajná policie nebo nějaký gang... v té době probíhala malá bitva,' řekl Falcke. 'Ale byl to docela děsivý zážitek.' Kvůli tomu a dalším překážkám, včetně pandemie koronaviru, byla první kampaň v roce 2017 dosud nejproduktivnější a vytvořila snímek černé díry M87.
Dobrou zprávou je, že tým Event Horizon Telescope mohl letos v dubnu obnovit pozorování. 'Zkusili jsme to znovu a pravděpodobně to fungovalo,' řekl Falcke. 'Ještě nevíme, protože jsme se na data nedívali.'
Mezi nadcházející atrakce by mohl patřit obrázek černé díry v centru Mléčné dráhy, známé jako Sagittarius A*.
A co víc, skutečnost, že Sagittarius A* je 1000krát blíže a menší než M87, ve skutečnosti ztěžuje získání stabilního obrazu. 'Pracujeme na tom a údaje o tom zveřejníme,' řekl Falcke. 'Nebudou to ztracená data - to mohu slíbit.'
Falcke řekl, že dalekohled Event Horizon Telescope sledoval i jiné černé díry. 'Některé skutečně vypadají docela zajímavě a jeden vyjde [ve výzkumné práci] za pár týdnů,' řekl. 'Ale tam nebudeme schopni vidět horizont událostí, protože jsou příliš malé nebo příliš daleko.'
Cílem týmu je v průběhu času vytvořit snímky, které by mohly ukázat černé díry v pohybu. 'Jsem přesvědčen, že s naším experimentem budeme schopni točit filmy,' řekl Falcke. 'To je jeden z našich dalších cílů. Možná budeme potřebovat několik dalších dalekohledů a nakonec skutečně chceme jít do vesmíru.'
Černé díry a dalekohled Event Horizon Telescope jsou také v centru pozornosti služeb pro streamování videa, jako je Netflix a Apple TV+ , a to díky vydání 98minutového dokumentu s názvem „Černé díry: Hrana všeho, co víme“. Film spojuje příběh EHT s dalšími vlákny, včetně úsilí o simulaci chování černých děr v laboratoři a hledání řešení toho, co je známé jako informační paradox černé díry .
Informační paradox sahá desetiletí do minulosti a zahrnuje jednoho z nejznámějších světových fyziků Stephena Hawkinga. On a další teoretici zastávali silné přesvědčení, že informace, stejně jako energie, nelze vytvořit ani zničit. Jakmile se však objekt ponoří za horizont událostí černé díry, všechny informace o tomto objektu jsou zdánlivě navždy ztraceny. Nebo je to skutečně tak?
Hawking procházel tam a zpět o strategiích řešení hádanky. „Black Holes: The Edge of All We Know“ sleduje Hawkinga a jeho spolupracovníky, kteří se snaží ukázat, že informace spadající do černé díry se mohou nějakým způsobem otisknout na její povrch.
Tragédie týmu je v tom Hawking zemřel v roce 2018 než mohlo být dílo dokončeno. Přesto se jeho jméno objevuje na publikovaném papíru s názvem 'Entropie černé díry a měkké vlasy.'
„Udělalo by mu takovou radost, kdyby si uvědomil, že jsme se s tímto projektem někam dostali,“ říká v dokumentu Sasha Haco, hlavní autor listu. 'A bohužel jsme tam nedorazili včas.'
Smrt a konec času také figurují ve Falckových úvahách o tajemství černých děr, v knize i v dokumentu. „Lidé si vždy intuitivně vytvoří spojení se smrtí,“ říká ve filmu.
Stejně jako smrt, jak je metaforicky popsána v „Hamletovi“ Williama Shakespeara, je i černá díra neobjevená země, z jejíhož rodiště se žádný cestovatel nevrací . 'Černé díry představují konec prostoru a času, stejně jako Velký třesk skutečně představuje začátek prostoru a času,' řekl mi Falcke. 'Tento vesmír půjde nějakým směrem, o kterém nikdy nebudete moci vědět, kam v určitém bodě směřuje.'
Falcke jako vědec v tom viděl zdroj frustrace. Ale jako křesťan to vidí jako otevření věcí, které leží za horizontem událostí, za říší fyziky.
„Myslím, že v našich životech a v našem vesmíru jsou některé věci, které byste mohli oslovit a dát jim místo pouze prostřednictvím víry – nebo na ně prostě vůbec nemyslet,“ řekl.
Fyzika může mít přivedl Stephena Hawkinga k ateismu , ale záhady černých děr vtahují Falckeho hlouběji do jeho víry.
„Nejsme schopni všechno vysvětlit jen jako fyzika,“ trval na svém Falcke. „Víte, vesmír je o tolik bohatší, že stále existuje místo, ne-li potřeba, pro naději, lásku a víru. To je skutečně to, co nás dělá lidmi, hledat odpovědi, hledat dál, chápat, co můžeme vědět a co vědět nemůžeme.'
Více o černých dírách ve skutečnosti a fikci, včetně Falckeho pohledu na „Interstellar“ a doporučení ke čtení z Cosmic Log Used Book Club, podívejte se Původní příspěvek Fiction Science Alana Boyla na Cosmic Log . Můžete si poslechnout epizody z Fiction Science podcast přes Kotva , Jablko , Google , Zatažený , Spotify , Přerušovač , Kapesní odlitky a Veřejný rozhlas .
Hlavní obrázek: Pohled na supermasivní černou díru M87 v polarizovaném světle zdůrazňuje podpis magnetických polí. Kredit: Spolupráce EHT .
