Zdjęcie czarnej dziury: pracowało przy nim dwoje Polaków

10 kwietnia 2019 roku zapisze się do annałów historii nauki. Wtedy właśnie zaprezentowano pierwsze zdjęcie czarnej dziury. W tym wiekopomnym przedsięwzięciu udział wzięła dwójka polskich badaczy. Profesor Monika Mościbrodzka oraz doktor Maciej Wielgus opowiadają o swoim udziale.

Czarna dziura, która stała się centrum zainteresowań EHT (Teleskop Horyzontu Zdarzeń) znajduje się na środku galaktyki Panna A. Jej masa jest 6,5 miliarda razy większa od masy naszego Słońca.

"Osiągnęliśmy coś, co przypuszczalnie było niemożliwe jeszcze pokolenie temu. Przełom w technologii, połączenia między najlepszymi obserwatoriami radiowymi na świecie i innowacyjne algorytmy — wszystko to razem otworzyło zupełnie nowe okno na czarne dziury i horyzont zdarzeń" - powiedział Sheperd S. Doeleman, dyrektor EHT.

W badaniach nad zdjęciem czarnej dziury brało udział osiem lokacji. Obserwacje polegały na synchronizacji utrwalania danych. Parametru tego pilnowały zegary atomowe z dokładnością do pikosekund, czyli bilionowych części sekundy. Natomiast koordynacja między ludźmi była zapewniona przez centrum kontroli, które znajduje się tu gdzie jestem, czyli w Bostonie. Dostępne było połączenie na żywo z każdą z lokacji, czat i monitor pogodowy. Jeśli coś się działo, to po prostu kontaktujemy się telefonicznie z technikami.

Dr Maciej Wielgus z Uniwersyetu Harvarda opowiada WP Tech o swoim udziale.

- Odpowiadam za statystyczną walidację danych. Weryfikuję, czy różne dystrybucje danych się zgadzają. Napisałem też dużą część bibliotek, które służą do redukcji i kalibracji danych. Pamiętajmy, że mówimy tu o petabajtach danych. Pamiętajmy, że przez bardzo skomplikowany proces redukcji generujemy dane, które wykorzystamy do generowania obrazu - opisuje.

Chronologia całego badania wygląda następująco: 55 milionów lat temu zostało wyemitowane promieniowanie. Potem było długo, długo nic, aż do kwietnia 2017 roku.

- Wtedy wykonaliśmy obserwację na ośmiu radioteleskopach. Dane mieściły się na dyskach, których waga wynosiła kilkaset kilogramów. Przez kilka miesięcy czekaliśmy na te dane, który były na Biegunie Południowym. W czasie zimy nie podróżują one z tamtej lokacji, więc dane dostaliśmy na Gwiazdkę 2017 roku - wspomina. - Po kolejnych redukcjach danych, końcem maja 2018 skończyliśmy produkcję danych. Na początku czerwca stworzyliśmy pierwszy obraz. Potem jeszcze się upewnialiśmy, że nie popełniliśmy błędów i stosowaliśmy jeszcze pewną kosmetykę. Pierwsze prace nad publikacją zaczęły się jesienią 2018 roku - dodaje Wielgus.

W środę, 10 kwietnia, zespół EHT stał się częścią historii nauki. Kilka godzin po prezentacji zdjęcie zostało główną fotografią pod hasłem "czarna dziura" na Wikipedii. Z kolei inna fotografia na którym członkini zespołu, Katie Bouman, stała się internetowym viralem. I tutaj Wielgus też ma swój nietypowy udział.

- Z Katie znamy się bardzo dobrze, bo pracujemy w tym samym instytucie. Na tym viralowym zdjęciu, gdzie cieszy się z pierwszego obrazu czarnej dziury, widać czyjąś łysą głowę w tle. To ja! - mówi. - Katie jest bardzo ważną częścią zespołu, składającego się z wielu osób. Każda miała swój udział w tworzeniu skryptu generującego zdjęcie - mówi.

Co dalej? Zespół wykorzysta te same dane do badania polaryzacji źródła z centralnej części galaktyki M87. Przy pomocy składowych polaryzacyjnych będą mogli zmapować geometrię pola magnetycznego w bliskim otoczeniu czarnej dziury. To pomoże im zrozumieć mechanizm powstawania jetów – czyli w jaki sposób z tego relatywnie małego elementu galaktyki są wystrzeliwane strugi materii pędzące z prędkością bliską prędkości światła. To bardzo ważny i niezbadany problem w astrofizyce.

- W 2009 roku zespół obiecał pierwsze obrazy czarnej dziury. Za następne 10 lat obiecuję filmy o czarnych dziurach i przepływ materii wokół nich w czasie rzeczywistym, klatka po klatce - zapewnia Wielgus.

Z kolei profesor Monika Mościbrodzka dzieli się z WP Tech informacjami na temat swojego wkładu, detali oraz wrażeń z badania.

- Zajmuję się astrofizyką teoretyczną i numerycznymi modelami czarnych dziur, które są potrzebne do interpretacji obserwacji z EHT. W EHT kieruję także jedną z grup badawczych zajmująca się analizą danych. Dane zebrane przez teleskopy mają rozmiary okolo 3.5 Peta bajta. Po redukcji i kalibracji zajmują one mniej niż 1 GB. Czuję się wspaniale. Nauka idzie do przodu dzięki tego typu kolaboracjom. Jedna osoba nie byłaby w stanie przeanalizować takiej ilości danych - zapewnia.