Mi látható egy fekete lyuk képein?
Érdemes kiemelni, hogy a képeken nem magát a fekete lyukat látjuk, hanem azt a forró anyagot, amely közvetlenül körülötte örvénylik. Mielőtt az anyag elnyelődik, utolsó fényjeleket bocsát ki, amelyeket akár észlelni tudunk. Tulajdonképpen a fekete lyuk árnyéka jelenik meg a képeken – ez pedig egyedülálló lehetőséget ad a szélsőséges fizikai elméletek vizsgálatára.
Ettől függetlenül az általános relativitáselmélet maradt eddig az arany standard a téridő és a fekete lyukak leírásában. Ez az elmélet vezette be az eseményhorizont fogalmát: az a határ, amelyen túl már semmi, még a fény sem juthat ki.
Vannak másféle fekete lyukak is?
Több alternatív elmélet létezik, amelyek szintén megjósolják a fekete lyukakat – ezek közül némelyik csak különleges tulajdonságú anyaggal, mások a jelenleg ismert fizikai törvények megsértésével számolnak. Egy új kutatás azonban most lehetővé teszi, hogy ezek az alternatív elméletek is tesztelhetők legyenek, mégpedig a fekete lyukak árnyékáról készült képek elemzésével.
Két dolog szükséges ehhez: minél pontosabb, nagy felbontású képek a fekete lyuk árnyékáról, valamint egy olyan elméleti háttér, amely megmutatja, hogyan térnek el az alternatív elméletek az Einstein-féle relativitástól.
Számítógépes szimulációk a válaszokért
A kutatók háromdimenziós szimulációkkal vizsgálták, hogy különféle elméletek szerint hogyan viselkedik az anyag és a mágneses tér egy fekete lyuk közelében. Ezekből szintetikus képeket alkottak, majd megvizsgálták, mennyiben különböznek ezek az árnyékok az egyes elméletek szerint.
Érdemes kiemelni, hogy a mostani, még viszonylag csekély felbontás mellett az eltérések minimálisak, de a jövőben, jobb felbontás esetén egyértelmű kritériumokat lehet majd felállítani az elméletek tesztelésére.
A tanulmány minden eddiginél átfogóbb leírást ad arról, hogy elméletileg a különböző típusú fekete lyukak miben térnek el egymástól, és ez hogyan látható az árnyékokon.
A tesztelhető fekete lyukak kora
Hatalmas előrelépés, hogy az EHT-val végre tesztelhető objektumokká váltak a fekete lyukak. Bár eddig minden mérés összhangban volt Einstein elméletével, a pontosság még csak néhány különösen exotikus lehetőséget zárt ki. Például a M87 és a Tejútrendszer központi fekete lyukai szinte bizonyosan nem csupasz szingularitások (eseményhorizont nélküli fekete lyukak), és nem is féreglyukak.
A standard elméletet is rendszeresen újra kell tesztelni, főleg ilyen extrém objektumok esetében – óriási szenzáció lenne, ha egyszer mégis megcáfolnák Einstein relativitáselméletét.
Lépéselőnyben az EHT és a jövő távcsövei
Az EHT működési elve, hogy óriási rádióteleszkóp-hálózatot alkot szerte a Földön, így a lehető legnagyobb részletgazdagsággal lehet megfigyelni a fekete lyukakat. Tervek készülnek újabb földi távcsövek és egy űrtávcső beépítésére is, ami még nagyobb felbontást tesz majd lehetővé.
Ehhez – a tanulmány szerint – kevesebb mint egy milliomod szögmásodperces felbontás kellene; ez olyan, mintha innen, a Földről néznénk meg egy pénzérmét a Holdon. Bár a jelenlegi technológiával ez még elérhetetlen, néhány éven belül valóra válhat.
Mindezt figyelembe véve az új módszerek hamarosan pontot tehetnek a fekete lyukak legnagyobb rejtélyeire – és akár magát Einsteint is próbára tehetik.
