Στις 10 Απριλίου 2019, οι επιστήμονες του Event Horizon Telescope (Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων, EHT), ενός διεθνούς δικτύου ραδιοτηλεσκοπίων, ανακοίνωσαν το σπουδαίο επίτευγμα της απεικόνισης της σκιάς μίας μαύρης τρύπας, στον πυρήνα του γιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία M87. Ευελπιστώντας ότι το επίτευγμα αυτό θα επαναληφθεί σύντομα και με την γιγάντια μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας, πολλοί επιστήμονες έχουν ήδη αρχίζει να επεξεργάζονται σχέδια για την κατασκευή μίας αντίστοιχης συστοιχίας τηλεσκοπίων στο Διάστημα.

Πώς, όμως, γνωρίζουμε ότι υπάρχει στο κέντρο του Γαλαξία μας μία μαύρη τρύπα; Αστρονομικές παρατηρήσεις τα τελευταία 20 χρόνια καταδεικνύουν ότι ορισμένα άστρα στον πυρήνα του Γαλαξία μας κινούνται γύρω του με ταχύτητες αρκετών εκατ. km/h. Γνωρίζοντας τις θέσεις και τις τροχιακές ταχύτητες των άστρων αυτών και χρησιμοποιώντας τους νόμους του Κέπλερ, οι αστρονόμοι εκτίμησαν στην συνέχεια την συνολική ποσότητα της μάζας που περικλείεται στις τροχιές τους.

Το αποτέλεσμα αυτών των υπολογισμών δείχνει ότι η συνολική μάζα που βρίσκεται συσσωρευμένη στον πυρήνα του Γαλαξία μας είναι περίπου 4,3 εκατ. φορές μεγαλύτερη απ’ αυτήν του Ήλιου. Εάν τώρα παρατηρήσουμε το κέντρο του γαλαξιακού πυρήνα με ραδιοτηλεσκόπια, θα διαπιστώσουμε ότι εκεί ακριβώς υπάρχει μια σχεδόν σημειακή πηγή ραδιοκυμάτων, γνωστή ως Sagittarius A* (Τοξότης A*), ένα «αντικείμενο» με διάμετρο αρκετά μικρότερη από την μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο. Ο συνδυασμός των δύο αυτών παρατηρήσεων, δηλαδή της πολύ μεγάλης μάζας που είναι συσσωρευμένη σε μια (τηρουμένων των αναλογιών) μικροσκοπική περιοχή, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα άστρα του γαλαξιακού πυρήνα στροβιλίζονται γύρω από μια γαλαξιακή μαύρη τρύπα. 

Υπενθυμίζουμε εδώ ότι το EHT αποτελείται από 8 ραδιοτηλεσκόπια, διάσπαρτα σε όλη την υφήλιο, τα οποία λειτουργούν όλα μαζί ως ένα γιγάντιο συμβολομετρικό ραδιοτηλεσκόπιο με ισοδύναμη διάμετρο σχεδόν όση και ο πλανήτης μας. Πολλοί αστρονόμοι, ωστόσο, υποστηρίζουν ότι η ανάπτυξη μιας συστοιχίας δορυφόρων σε τροχιά γύρω από την Γη, γνωστής ως Event Horizon Imager (EHI), θα αποτυπώνει εικόνες μαύρων τρυπών με πολύ μεγαλύτερη ευκρίνεια από εκείνες που μπορεί τώρα να αποτυπώσει η συστοιχία των ραδιοτηλεσκοπίων που απαρτίζουν το ΕΗΤ.

Η αρχή λειτουργίας του EHI θα είναι παρόμοια μ’ αυτήν του EHT, με την διαφορά ότι οι κεραίες ανίχνευσης των ραδιοκυμάτων θα βρίσκονται στο Διάστημα. Το ΕΗΙ, δηλαδή, θα αποτελείται από 2 ή 3 δορυφόρους, σε απόσταση έως και 25.000 km ο ένας από τον άλλο, οι οποίοι θα παρατηρούν τον στόχο τους ταυτόχρονα. Η σύνθεση των δεδομένων που θα συλλέγει η κεραία του κάθε δορυφόρου θα δημιουργεί εικόνες αντίστοιχης ανάλυσης μ’ εκείνες που θα μπορούσαν να ληφθούν από μία γιγάντια διαστημική αντένα με διάμετρο όση και η απόσταση μεταξύ των επιμέρους δορυφόρων του ΕΗΙ.

Πολύ περισσότερο, όμως, επειδή το EHI θα βρίσκεται στο Διάστημα, οι εικόνες που θα λαμβάνει δεν θα παραμορφώνονται από την στρέβλωση που προκαλούν στα επίγεια τηλεσκόπια οι υδρατμοί στην γήινη ατμόσφαιρα. Γι’ αυτό και θα μπορεί να συλλέγει δεδομένα που αντιστοιχούν ακόμη και σε τριπλάσιες συχνότητες απ’ αυτές που αποτυπώνει το EHT. Η ανάλυση, όμως, ενός τηλεσκοπίου αυξάνει ανάλογα με την συχνότητα παρατήρησης. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό και με την μεγάλη απόσταση μεταξύ των δορυφόρων, υπολογίζεται ότι θα βελτιώσει την ανάλυση του EHI σε σχέση μ’ αυτήν που επιτυγχάνει το EHT τουλάχιστον κατά 5 φορές.

Προς αυτή την κατεύθυνση, μια επιστημονική ομάδα, με επικεφαλής τον Freek Roelofs του Πανεπιστημίου Radboud στην Ολλανδία, έχει ήδη προσομοιώσει τις εικόνες της γιγάντιας μαύρης τρύπας του Γαλαξία μας, οι οποίες θα μπορούσαν να δημιουργηθούν με την βοήθεια του EHI. Αυτό, φαίνεται καλύτερα στην σύνθετη εικόνα που συνοδεύει το κείμενο, όπου η αριστερή εικόνα είναι μία προσομοίωση που δείχνει το πώς θα φαινόταν η μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας σε συγκεκριμένη συχνότητα παρατήρησης (230 GHz). Η εικόνα στα δεξιά είναι προσομοίωση του πώς θα απεικονιζόταν η ίδια μαύρη τρύπα και στην ίδια συχνότητα παρατήρησης από το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων. Η διαφορά στην ποιότητα της εικόνας σε κάθε περίπτωση είναι εμφανής (φωτογρ. © F. Roelofs και M. Moscibrodzka, Radboud University).

Εκτός αυτού, η παρατήρηση σε υψηλότερες συχνότητες αποφεύγει το πρόβλημα της διαστρικής σκέδασης που προκαλεί η διαστρική ύλη και είναι ένα από τα σοβαρότερα εμπόδια στην παρατήρηση της γιγάντιας μαύρης τρύπας του Γαλαξία μας. Το πρόβλημα αυτό εμφανίζεται διότι τα ραδιοκύματα που προέρχονται από την περιοχή της μαύρης τρύπας «στρεβλώνονται» από τα ηλεκτρόνια της διαστρικής ύλης, γεγονός που «θολώνει» τις εικόνες που λαμβάνονται σε χαμηλές συχνότητες. Σε μεγαλύτερες συχνότητες, ωστόσο, το φαινόμενο είναι αμελητέο.

Η υψηλής ανάλυσης απεικόνιση της γιγάντιας μαύρης τρύπας του Γαλαξία μας είναι ιδιαίτερα σημαντική. Δεδομένου ότι οι επιστήμονες γνωρίζουν με μεγάλη ακρίβεια την μάζα της και την απόσταση που μας χωρίζει, η απεικόνιση της σκιάς της με την βοήθεια του EHI θα βοηθήσει τους επιστήμονες να ελέγξουν με πολύ μεγάλη ακρίβεια προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, ενώ εξίσου σημαντική θα είναι η συμβολή του ΕΗΙ στην μελέτη των μαύρων τρυπών που υπάρχουν και σε άλλους γαλαξίες. Δεδομένου, όμως, ότι ο μελέτες για την κατασκευή του EHI βρίσκονται ακόμη σε πρωταρχικό στάδιο, η υλοποίηση του συγκεκριμένου προγράμματος παραμένει αβέβαιη προς το παρόν.

 

π