Tak Teleskop Horyzontu Zdarzeń zrobił zdjęcie naszej czarnej dziury. Zwykły teleskop nie dałby rady

To absolutnie przełomowe osiągnięcie. Jakby nie patrzeć po raz pierwszy udało się udowodnić, że to, wokół czego krążą setki miliardów gwiazd i planet w Drodze Mlecznej, to nic innego, jak czarna dziura Sagittarius A*. Dane obserwacyjne dotyczące chociażby rozmiarów obiektu dokładnie zgadzają się z opracowanymi wcześniej modelami opisującymi niezwykle masywny obiekt w sercu naszej galaktyki.

Nie zdziwiłbym się gdyby się okazało, że wiele osób poczuło się rozczarowanych opublikowanym przez naukowców zdjęciem czarnej dziury Sagittarius A*. Widać na nim jedynie niewyraźny zarys jakiegoś świetlnego okręgu, przez co dla niewprawnego oka może się wydawać, że mamy do czynienia z poruszonym zdjęciem jakiegoś bliżej nieokreślonego obiektu. Aby zrozumieć, jak potężne jest to osiągnięcie, trzeba jednak zrozumieć jak Teleskop Horyzontu Zdarzeń obserwuje wszechświat.

Przede wszystkim nie mamy tutaj do czynienia z klasycznym teleskopem rejestrującym promieniowanie widzialne. Teleskop Horyzontu Zdarzeń to sieć anten radiowych rozsianych po całym świecie, które obserwują ten sam obiekt w przestrzeni kosmicznej jednocześnie. W trakcie trwającej kilka godzin na raz sesji obserwacyjnej wszystkie biorące udział w badaniach anteny radiowe spoglądały w kierunku gwiazdozbioru Strzelca, starając się zarejestrować fale radiowe emitowane przez tajemnicze źródło w centrum naszej galaktyki. Najbardziej oddalone od siebie radioteleskopy sieci w trakcie obserwacji dzieliło blisko 10 000 kilometrów.

Zwykły teleskop by się tutaj do niczego nie przydał. Jakby nie patrzeć czarnej dziury nie widać, wszak sama nie emituje absolutnie żadnego promieniowania. Wszelkie światło, które wpada do czarnej dziury, nigdy z niej nie wychodzi, więc mamy do czynienia z absolutną czernią.

Na szczęście pole grawitacyjne czarnej dziury, której masa w tym przypadku jest cztery miliony razy większa od masy Słońca, ma olbrzymi wpływ na krążącą wokół niej materię. Wszelki pył i gaz zbliżający się do czarnej dziury przyspiesza do olbrzymich prędkości i formuje swoisty gęsty dysk materii, tzw. dysk akrecyjny, w którym trąc o siebie materia rozgrzewa się do potężnych temperatur i sama zaczyna emitować promieniowanie na określonych częstotliwościach radiowych, w zakresie fal milimetrowych. I to już na zdjęciu da się uchwycić, świecącą, rozgrzaną materię na chwilę przed tym jak wpadnie za horyzont zdarzeń. Na zdjęciu natomiast da się uchwycić niejako cień czarnej dziury widoczny na tle tego rozgrzanego gazu i pyłu.

Radioteleskopy tworzące Teleskop Horyzontu Zdarzeń można porównać do anten satelitarnych, które jeszcze kilka lat temu jak grzyby wyrastały na ścianach bloków mieszkalnych. Zważając jednak na to, że chcemy zobaczyć co się dzieje w otoczeniu obiektu zaledwie 10 razy większego od Słońca, ale oddalonego od nas o 27 000 lat świetlnych, antena musi być znacznie większa od anteny satelitarnej. Najlepiej jakby miała rozmiary całej Ziemi.

Oczywiście jak na razie nie jesteśmy w stanie zbudować jednego radioteleskopu o takich rozmiarach i raczej przez setki czy tysiące lat jeszcze nie będziemy wiedzieli jak to zrobić. Na szczęście jednak naukowcy mają pewien wytrych w zanadrzu.

Okazuje się bowiem, że nie trzeba mieć całej czaszy takiego teleskopu, a jedynie jej fragmenty. Takimi fragmentami mogą być znacznie mniejsze pojedyncze radioteleskopy rozstawione na dużej powierzchni, np. powierzchni całej Ziemi. Instrumenty takie połączone w sieć tworzą swego rodzaju jeden duży, wirtualny teleskop, tzw. interferometr.

W przypadku EHT wykorzystano technikę tzw. interferometrii wielkobazowej (VLBI, ang. very long baseline interferometry). W tym przypadku teleskopy stojące na różnych kontynentach obserwują jednocześnie ten sam obiekt w przestrzeni kosmicznej jednocześnie bardzo precyzyjnie rejestrując - najczęściej za pomocą zegara atomowego - dokładny czas obserwacji. Dopiero po zakończeniu takich obserwacji dane ze wszystkich instrumentów są ze sobą korelowane czasowo i pozwalają stworzyć jednorodny obraz obserwowanego obiektu.