Fotogenia unei găuri negre

Alina Olteanu
Până mai ieri, găurile negre erau doar un concept abstract.

Ba chiar grozav de abstract, pentru cei mai mulți dintre noi, nu tocmai familiarizați cu meandrele fizicii spa­țiale. Din 10 aprilie însă, lucrurile s-au schimbat complet. Pentru prima dată în istorie, oamenii au putut privi cu ochii lor drept într-o gaură neagră. Ce-i drept, de la o distanță repectabilă, de peste 50 de milioane de ani-lumină. Ba chiar grozav de abstract, pentru cei mai mulți dintre noi, nu tocmai familiarizați cu meandrele fizicii spa­țiale. Din 10 aprilie însă, lucrurile s-au schimbat complet. Pentru prima dată în istorie, oamenii au putut privi cu ochii lor drept într-o gaură neagră. Ce-i drept, de la o distanță repectabilă, de peste 50 de milioane de ani-lumină. Imaginea a făcut re­pe­de înconjurul lumii. O știm deja cu toții. Ce nu știm însă este ce se ascunde îndărătul ei. Ce impli­cații are. Și ce surprize ne rezervă. Pentru că lucru­rile sunt abia la început, promit cercetătorii.

Emoție în stare pură: o imagine cât o mie de cuvinte

Arată ca o fetiță care l-a întâlnit pe Moș Cră­ciun. Privește la cameră cu ochii măriți de emoție, cu mâinile împreunate la gură, ca la vederea unui cadou copleșitor. În fața ei se află ecranul unui laptop, pe care se zărește o fotografie ușor neclară. "Privind fără a-mi veni a crede, în timp ce prima imagine a unei găuri negre se afla în plin proces de realizare" - explică ea în fotografia postată pe Facebook, pe 10 aprilie. La doar 29 de ani, cerce­tătoarea americană Katie Bouman a contribuit decisiv la un moment cu încărcătură istorică: pri­ma fotografie a unei găuri negre. Cum a fost posibilă această reușită?
Dar în ce a constat, de fapt, contribuția tinerei Katie Bouman, care, la drept vorbind, nici măcar nu este astrofizician, ci profesor asistent în știin­țele matematicii și computerului? În urmă cu câți­va ani, în timp ce studia pentru diploma de doc­to­rat de la MIT, ea a creat un algoritm, numit CHIRP (Continuous High-resolution Image Re­construc­tion using Patch priors), cu ajutorul că­ruia, volumul gi­gantic de date, colectate vreme de 10 zile, în luna aprilie, a anului 2017, de o rețea glo­bală formată din nu mai puțin de opt tele­scoa­pe, răspândite pe patru continente diferite (Event Horizon Tele­scope) a fost transformat în ceva vizibil.

La proiect au lucrat peste 200 de cercetători

Katie Bouman nu a susținut nicio clipă că meritul pentru prima fotografie a unei găuri negre i-ar aparține în în­tregime. "Niciunul dintre noi nu ar fi putut să realizeze asta singur. S-a întâmplat din cauza multor oameni diferiți, din medii dife­rite", a explicat ea pentru televiziunea CNN. Într-un alt interviu, acordat de aceas­tă dată publicației americane Washington Post, tânăra a mărturisit că atunci când a de­ma­rat proiectul nu știa "absolut nimic despre găurile negre". "Am lucrat la proiect timp de șase ani, iar în ultimul an am fost obligați să ținem secret procesul de creare a imaginii. Nu am putut spune nici măcar familiei, dar acum este extraordinar să pot împărtăși bucu­ria cu toată lumea", a declarat cerce­tătoarea. A doua zi după publicarea foto­gra­fiei, Katie Bouman a mărturisit că a primit atâtea mesaje, încât a trebuit să-și închidă telefonul. "Sunt foarte fericită că toată lumea este la fel de entu­ziasmată ca noi și că oamenii consi­deră povestea noastră ca fiind una inspira­țio­nală", a afirmat ea. "Dar lumina reflectoarelor ar trebui să se afle asupra echipei și nu a unei per­soane individuale. Să ne concentrăm asupra unei singure persoane nu ajută pe nimeni, nici măcar pe mine".
Într-adevăr, potrivit lui Shep Doeleman, as­tronom la Centrul de astrofizică Harvard-Smith­sonian, care a condus proiectul, în spatele primei fotografii a unei găuri negre s-a aflat munca a peste 200 de cercetători, dintre care aproximativ 40 sunt femei. Sara Issaoun, o altă tânără, în vârstă de doar 24 de ani, care a muncit la acest proiect, a notat, la rândul ei, că această poveste de succes nu i se datorează vreunui "lup singuratic", ci repre­zin­tă rezultatul unui efort de grup. Ea a ținut totuși să adauge că înțelege perfect de ce fotografia colegei ei a devenit virală. "Și noi iubim această fotografie, Katie Bouman arată fenomenal de fericită acolo, e față în față cu un eveniment uriaș. Cred că expresia ei chiar surprinde în­tr-adevăr ce am simțit cu toții când am văzut, pen­tru prima dată, cum arată o gaură neagră".

Un "monstru absolut", mai mare decât tot sistemul nostru solar

Anunțul privind prima imagine a unei găuri negre a fost făcut în cadrul a nu mai puțin de șase con­ferințe de presă, susținute simultan, în data de 10 aprilie, în șase părți diferite ale lumii. Și asta, tocmai pentru a se sublinia că a­ceastă reușită is­torică se dato­rează atât de fru­moasei cola­bo­rări in­terna­țio­nale din­tre cei 200 de mem­bri ai echi­pei, care au fo­lo­sit datele strân­se de cele opt te­le­scoa­pe, pla­sa­te în zone di­fe­rite ale ma­pa­mon­dului.
"Eroul" din i­ma­gine, prima ga­ură neagră fo­to­grafiată de om, se află la o distanță de 55 milioane de ani-lumină de Pă­mânt, în masiva galaxie Messier 87 (M87), din cons­telația Fecioa­rei. Gaura neagră are un diametru de aproximativ 40 de miliarde de ki­lo­metri, adică de trei milioane de ori mai mare de­cât cel al Pământului. "Ceea ce ve­dem este mai mare decât tot Sistemul nostru Solar. Are o masă de 6,5 miliarde de ori mai mare decât a Soarelui și este una dintre cele mai mari găuri negre despre care credem că există. Este un mons­tru absolut, campionul de categorie grea în rândul găurilor negre din Univers", a explicat pentru BBC News, profesorul Heino Falcke, de la Uni­versitatea Radboud din Olanda.
"Am văzut ceea ce am crezut că este de ne­văzut", a spus la rândul său Shep Doeleman, în­tr-una dintre cele șase conferințe de presă care au anunțat reușita istorică a echipei. Imaginea a fost com­parată cu un inel de foc strălucitor, încon­ju­rând o gaură neagră perfect circulară. "Este un cerc de fum, care încadrează un portal unidirec­țio­nal că­tre eternitate", așa cum, atât de frumos s-au ex­primat jurnaliștii de la The New York Times. Acea viziune întunecată care l-a intimidat chiar și pe Albert Einstein a devenit, din 10 aprilie, o realitate viscerală, au mai notat ei. Dacă prea multă materie este înghesuită într-un singur punct, forța cumu­lativă a gravitației devine absolut co­ple­șitoare, iar locul respectiv devine un soi de eter­nă capcană. Aici, potrivit teoriilor lui Einstein, materia, spațiul și timpul își găsesc sfârșitul și dispar asemeni unui vis. Priyamvada Natarajan, astro­fizician la Yale, a declarat că Einstein ar tre­bui să fie încântat de această minunată foto­grafie, care a demonstrat corectitudinea teoriei sale. "Ce moment să fii în viață!", a exclamat, la rândul său, Janna Levin, cosmolog la Colegiul Barnard din New York, re­cunoscând astfel privilegiul de a fi contemporanul unor astfel de realizări strălucite ale științei.

Ce sunt găurile negre?

A trecut deja peste o jumătate de secol de când oamenii de știință se străduiesc să înțeleagă ce e cu aceste găuri negre, care nu însemnau inițial pen­tru omenire altceva decât o teorie așternută pe hârtie. Bi­neînțeles că, la în­ceput, până și această teo­rie în sine a fost vagă și greu de dige­rat, in­clusiv pentru specialiști. Cal­cu­lele astrofizicienilor au aprins chibritul, afirmând, pur și simplu, că în univers trebuie să existe și ase­me­­nea "biza­rerii" pentru ca lu­crurile să aibă sens. Altfel nu pu­teau fi explicate anumite carac­teristici ale cosmosului. Treptat, în ur­ma contribuțiilor aduse de-a lungul deceniilor de savanți de renume, între care s-a eviden­țiat, de pildă, regretatul Stephen Haw­king, ima­ginea găurilor ne­gre s-a creionat din ce în ce mai clar. Am înțeles mai bine cam cum funcționează ele, ce rol joacă și ce "efecte se­cundare" au asupra lumii încon­jurătoare. În primul rând, trebuie pre­cizat că "găuri negre" este doar un fel de a spune. În fond, nu avem nici­decum de-a face cu vreo gaură, ci cu corpuri care se aseamănă mai degrabă planetelor, însă conțin mult mai multă materie. Aceste obiec­te, cele mai dense care există în Uni­vers, au o atracție gravi­ta­țională uriașă, astfel încât atrag în ele tot ce roiește în jur - cam cum atrage gaura de scurgere apa din chiuvetă. Limitele unei astfel de zone din care nimic - nici măcar lumina - nu mai poate scăpa, este numită de oamenii de știință "orizontul eveni­mentelor".

Cum se formează o gaură neagră

Găurile negre nu se formează din planete, ci din stele foarte masive, care colapsează la finalul ciclului de viață. Odată formată gaura neagră, ea poate crește tot mai mult prin absorbția masei exis­tente în jurul ei - cum ar fi cea a altor stele. O gaură neagră poate însă crește în­tr-un mod și mai specta­culos, în cazul unei coli­zi­uni cu o altă gaură nea­gră. Într-un asemenea sce­nariu, se poate forma o gau­ră nea­gră supermasivă. Un ase­me­nea exem­plar im­pre­sio­nant se pare că exis­tă, de alt­fel, în fiecare galaxie, inclusiv în Calea Lactee.
Una dintre ca­rac­­teristicile gău­rilor ne­gre este că materia care intră în ele poate forma un disc exterior încăl­zit prin frecare, for­mând unele dintre cele mai luminoase obiecte din univers. Exact asta reprezintă de altfel "inelul de foc" din fotografia prezentată, în data de 10 aprilie, de oamenii de știință.
Dincolo de aceste câteva informații certe pri­vind găurile negre, rămân o sumedenie de necu­noscute. Dintre toate, una îi macină pe savanți mai presus de toate celelalte: ce anume se întâmplă cu ceea ce este absorbit de o gaură neagră? Teoriile sunt multiple, însă deocamdată nu există suficiente ar­gumente științifice pentru a putea fi siguri de niciuna dintre ele. Nu știm nici ce forță guver­nea­ză centrul unei găuri negre unde, teoretic, densi­tatea se apropie de valoarea infinitului.

Ce urmează: savanții vor să fotografieze și gaura neagră din centrul Căii Lactee

Echipa de cercetători care și-a dedicat ultimii ani realizării primei fotografii cu o gaură neagră au ambiții mari. Ei își propun, înainte de toate, să fo­tografieze și gaura neagră supermasivă aflată în centrul Căii Lactee, numită Sagittarius A* . Deși este mai aproape de noi, ea e cu mult mai mică decât colega ei din galaxia Messier 87, motiv pentru care oamenilor de știință le este deocam­dată dificil să obțină o imagine cât de cât clară a ei. Această temerară sarcină ar putea fi totuși dusă la bun sfârșit tot cu ajutorul rețelei Event Horizon Telescope (EHT). De alfel, rețeaua continuă să se extindă. În aprilie 2018, telescoapelor din Chile, Hawaii, Arizona, Mexic, Spania și Polul Sud li s-a adăugat unul din Groenlanda. În curând, un alt telescop ar putea fi plasat de această dată în spațiu, pentru a-i ajuta pe oamenii de știință să obțină fotografii ceva mai clare. "Este incre­di­bil când ne gândim că oa­me­nii pot transforma Pământul într-un telescop și să pri­veas­că o gaură neagră", a decla­rat Shep Doeleman.
Pe lângă îmbunătățirea telescoapelor, cercetătorii se vor concentra și pe studierea puternicelor jeturi de radiație emise de găurile negre. Sera Markof, fizician din cadul Universității din Amsterdam, a declarat că și după noile descoperiri făcute pu­blice în 10 aprilie, oamenii de știință mai au multe de aflat despre găurile negre. "Ce sunt găurile negre în realitate? Știm că Einstein a avut drep­tate, într-un sens general, dar nu înțelegem, cu ade­vărat, de ce gravitația acționează în felul în care o face", a spus Sera Markof. La rândul lui, directorul Fun­dației Naționale de Științe din Sta­tele Unite, France Córdova, a amintit că "găurile negre a­prind de decenii întregi imaginația oa­me­nilor": "Ele au proprietăți exotice și sunt pline de mis­ter pentru noi. Însă, cu cât apar ai multe des­coperiri ca aceasta din urmă, cu atât crește nu­mărul se­cretelor pe care le dezvăluie. De aceea exis­tă Fun­dația Națională de Științe. Noi le per­mitem oa­menilor de știință și inginerilor să ilu­mi­neze necu­noscutul și să dezvăluie subtila și complexa măre­ție a universului nostru".