Snaha zhotoviť snímku čiernej diery je pravdepodobne jednou z najťažších vecí, na aké si dokážete pomyslieť. Keby to bolo ľahké, robili by to všetci. Snažíme sa vidieť to, čo je neviditeľné. Aj keď nikdy nie je dobrý nápad stavať sa proti Einsteinovi, vždy je dobrý nápad testovať a overovať.

Cieľové miesto: Sagittarius A*

Cieľom Shepa je oblasť našej galaxie, kde vedci predpovedajú existenciu supermasívnej čiernej diery. Po odstránení prachu a hmly z Mliečnej cesty sa objaví zhluk hviezd, ktoré sa rýchlo pohybujú okolo jej stredu. Tieto hviezdy môžu mať také úzke a rýchle obehy len vtedy, ak obiehajú okolo niečoho, čo má obrovskú hmotnosť natlačenú do veľmi malého objemu. Najlepšie vysvetlenie je supermasívna čierna diera. Vedci túto čiernu dieru nazvali Sagittarius A* na základe tejto predpovede. Shep cieli na stred Mliečnej cesty a samotná galaxia predstavuje prvú prekážku. Nie je jednoduché skúsiť zobraziť čiernu dieru v strede našej galaxie. Aby ste ju videli, musíte najskôr prenikúť všetkým plynom a prachom medzi nami a stredom galaxie. Najlepší spôsob, ako to urobiť, je pozorovať rádiové vlny, ktoré veľmi ľahko prenikajú všetkým tým plynom a prachom. Na rozdiel od optických ďalekohľadov, ktoré vidia len viditeľné svetlo, rádiové ďalekohľady môžu prenikať 26 000 svetelnými rokmi prachu a plynu, ktoré stoja medzi Zemou a stredom Mliečnej cesty. Ale aj s najsilnejším rádiovým ďalekohľadom bude mať Shep problém zobraziť Sagittarius A*.

Čierne diery: Zrod a existencia

Čierna diera je teleso obrovskej hviezdy. Keď raz obor vyčerpá svoje palivo, prehrá boj so svojou vlastnou gravitáciou. Vnútorné jadro začne kolabovať a hviezda exploduje vo veľmi násilnej supernove. Ale vnútri prežívajúce jadro pokračuje v kolapsu do nekonečne malého bodu nazývaného singularita. To priestor tak veľmi ohýba, že ani svetlo nemôže uniknúť, čo tvorí sféru tmy nazývanú horizont udalostí. Čierna diera sa rodí. Hoci horizont udalostí Sagittarius A* má priemer takmer 24 miliónov kilometrov, je tiež tisíce miliárd kilometrov vzdialený od Zeme, čo pre Shepa predstavuje problém. Je to ekvivalent toho, keby ste použili holé oko na pozorovanie pomaranča na Mesiaci. To je úroveň priblíženia, ktorú potrebujeme, aby sme to dokázali zvládnuť.

Shepov odvážny plán

Po posledné desaťročie pracoval Shep na odvážnom pláne. Spojil rádiové ďalekohľady po celom svete, aby vytvoril sieť nazývanú Horizont udalostí a namieril ich na stred Mliečnej cesty presne v rovnakom čase s dokonalou synchronizáciou. Pri viacerých ďalekohľadoch ako tieto po celom svete by sme mali byť schopní urobiť veľmi ostré obrázky oblasti práve okolo čiernej diery. Čím sú tieto ďalekohľady ďalej od seba, tým viac detailov zachytia. Ak sú strategicky rozmiestnené po celom svete, Shepova sieť bude 2 000-krát silnejšia ako Hubbleov vesmírny ďalekohľad. Ale aj s takou silou, ako môže Shep urobiť obrázok niečoho, čo podľa definície je úplne čierne a nevydáva žiadne svetlo? Samotná čierna diera je neviditeľná, ale hmota padajúca do nej by mala odhaliť jej tajomstvá. Jej intenzívna gravitácia priťahuje medzihviezdny plyn a ťahá ho do čoraz rýchlejšej a rýchlejšej obežnej dráhy. Keď sa tento plyn blíži k horizontu udalostí, zvyšujúca sa gravitácia ohrieva hmotu a tá vydáva žiaru. Podľa Einsteinových teórií to vytvorí kruhový prstenec svetla, ktorý vrhá tieň horizontu udalostí. Je to zarážajúci nápad, ale táto žiarivosť je taká slabá, že ju Shep môže vidieť iba v prípade, ak použije dva ďalekohľady na priblíženie malej časti horizontu udalostí.

Globálna sieť ďalekohľadov Shep zapojila rádiové antény v Kalifornii, Čile, Havaji, Mexiku a Španielsku. Ale tieto ďalekohľady stále nie sú dostatočne ďaleko od seba, aby videli všetky detaily horizontu udalostí. Na to bude Shep potrebovať údaje z ďalekohľadu na najextrémnejšom mieste na Zemi – na Južnom póle. A jeden vedec má zodpovednosť za zavedenie tohto ďalekohľadu do systému.

Dan je veterán antarktickej astronómie. Na Južnom póle nainštalujeme ďalšie zrkadlo, presne ako toto, ale musíme sa uistiť, že celé svetlo, ktoré sa k nemu dostane, zasiahne toto miesto. Dan a jeho tím stavajú nesmierne citlivý prijímač, ktorý pripoja k Južnému pólu. Keď bude na svojom mieste, sieť bude pokrývať celú zemeguľu a bude mať dostatok sily na zobrazenie celého horizontu udalostí. Toto jedno zrkadlo na dne Zeme je naozaj dôležité, aby sme sa uistili, že vidíme čo najviac detailov v čiernej diere. Až ho postavia, bude to trvať tri dni nepretržitej cesty pre tím a prijímač, aby sa dostali na pól. Keď tam budú, budú čeliť boju s extrémnym prostredím Antarktídy, keď sa pokúsia pripojiť prijímač k ďalekohľadu. Bude tam žeriav, ktorý priniesli len na tento účel, a vytiahnu ho, prinesú ho na strechu. Musíme sa uistiť, že toto všetko funguje. Ak však veci začnú ísť trochu zle, bude na nás vyvíjaný väčší tlak, aby sme to dali dokopy. Dúfajme, že sa to všetko pekne usadí na Južnom póle a budeme s ním robiť obrázky.

Záverečné prekážky

S pridaním ďalekohľadu na Južnom póle bude Shepova sieť skutočne pokrývať celú planétu. Ale aby zachytila obrázok, ktorý dokazuje, že čierne diery naozaj existujú, bude musieť prekonať ešte jednu obrovskú prekážku. Shepova sieť sa tiahne na desaťtisíce kilometrov, ale musí koordinovať všetky signály spolu v rámci zlomku centimetra, inak bude mať rozmazaný obrázok. Po poslednej dobe ľadovej, keď sa ľad začal sťahovať, Zem začala trochu odrážať. Takže počas mnohých rokov sa poloha ďalekohľadov skutočne trochu mení. Presunutie jedného z našich ďalekohľadov len o milimeter je ekvivalentné tomu, že by ste posunuli celé zaostrenie vášho ďalekohľadu cez oblohu. Na prekonanie tohto problému Shep používa obrovský superpočítač nazývaný korelátor, ktorý neustále sleduje presnú polohu každého ďalekohľadu v globálnej sieti. Tento korelátor je naozaj jednou z najdôležitejších častí ďalekohľadu Horizontu udalostí. Je to on, čo berie všetky údaje, ktoré sme zhromaždili po celom svete, a kombinuje ich dokopy s veľkou presnosťou. Vytvárame dátovú sadu, ktorá je ekvivalentná tomu, že máme ďalekohľad veľký ako Zem, a z toho môžeme urobiť obrázok čiernej diery.