Pierwsze „zdjęcie” czarnej dziury w centrum naszej galaktyki

Naukowcy podejrzewali to od dawna, ale brakowało bezpośredniego potwierdzenia. Teraz mamy już pewność – w centrum Drogi Mlecznej znajduje się supermasywna czarna dziura. Dowodem jest obraz zaprezentowany przez uczestników projektu Teleskop Horyzontu Zdarzeń. Wkład w to wyjątkowe odkrycie ma dr inż. Maciej Wielgus z Max Planck Institute for Radioastronomy w Bonn, absolwent Wydziału Mechatroniki PW.

Do tej pory najsilniejszym dowodem na istnienie czarnej dziury w centrum naszej galaktyki były obserwacje ruchu gwiazd w pobliżu centrum (Sagittarius A*, w skrócie Sgr A*), wskazujące na obecność w tym miejscu masy cztery miliony razy większej niż masa Słońca. Zaprezentowany 12 maja 2022 roku obraz jest wizualnym potwierdzeniem wieloletnich przypuszczeń naukowców. Widać na nim cień czarnej dziury i jasny pierścień tuż obok horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Rozmiar cienia czarnej dziury ma około 52 mikrosekundy łuku na niebie.
Nasz człowiek w świecie wielkich odkryć

Obraz uzyskano w wyniku analizy danych z obserwatoriów radiowych, współpracujących w ramach projektu o nazwie Teleskop Horyzontu Zdarzeń (Event Horizon Telescope – EHT). W pracach brał udział zespół złożony z ponad 300 naukowców z 80 instytutów z całego świata.

Jedną z tych jednostek jest Max Planck Institute for Radioastronomy w Bonn, gdzie od 2021 roku pracuje dr inż. Maciej Wielgus. W projekcie zajmował się głównie kalibracją i przetwarzaniem danych oraz badaniami czasowej zmienności źródła. Jest także pierwszym autorem jednej z 10 publikacji, dotyczącej analizy krzywych zmian blasku Sgr A*. Artykuły zostały opublikowane na łamach „The Astrophysical Journal Letters”.

Wyniki EHT pozwalają na zbadanie otoczenia czarnej dziury w centrum naszej galaktyki w sposób do tej pory nieosiągalny. Ku zaskoczeniu naukowców Sgr A* wydaje się obracać w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny galaktyki. Obserwacje sugerują również obecność silnego pola magnetycznego i dużej różnicy temperatur między elektronami a protonami. Zaobserwowana średnica pierścienia pozwoliła zespołowi EHT na przeprowadzenie testu ogólnej teorii względności, który teoria Einsteina przeszła poprawnie.
Nowe zdjęcie po trzech latach

Pokazane zdjęcie nie jest pierwszym w historii obrazem czarnej dziury. W 2019 roku ogłoszono wyniki obserwacji cienia czarnej dziury z galaktyki Messier 87 (obiekt M87*), w które również był zaangażowany dr Wielgus, wtedy pracujący w Black Hole Initiative – interdyscyplinarnym centrum na Uniwersytecie Harvarda.

Obie czarne dziury są supermasywne. M87* jest jednak około 1600 razy masywniejsza od Sgr A*, leży w odległości 55 milionów lat świetlnych, podczas gdy od Sgr A* dzieli nas 27 tysięcy lat świetlnych. Mimo tych różnic, obie mają dla nas podobny rozmiar kątowy na niebie. Obserwacje „naszej” czarnej dziury były jednak dużo trudniejsze niż tej w galaktyce M87 ze względu na dużo szybszą zmienność okolic czarnej dziury.

Dr inż. Maciej Wielgus jest absolwentem studiów magisterskich z automatyki i robotyki na Wydziale Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. W 2016 roku w Instytucie Mikromechaniki i Fotoniki Wydziału Mechatroniki PW obronił swoją pracę doktorską. Rozprawę pt. „Algorytmy adaptacyjnej dekompozycji i koncepcja sygnału analitycznego w analizie obrazów prążkowych” przygotował pod kierunkiem prof. dr. hab. inż. Krzysztofa Patorskiego. W 2017 roku otrzymał za nią wyróżnienie Prezesa Rady Ministrów.

Tekst powstał na podstawie informacji od dr. inż. Macieja Wielgusa i artykułu naukawpolsce.pl