W opublikowanej niedawno na arxiv pracy, międzynarodowy zespół naukowców z Francji, USA i Polski, kierowany przez Frederica Vincenta z Obserwatorium Paryskiego, omawia obrazy M87 *, supermasywnego obiektu kompaktowego w centrum galaktyki Messiera 87 (M87) , opublikowane w ubiegłym roku przez Event Horizon Telescope Collaboration (EHT). Autorzy próbują odpowiedzieć na pytanie, w jakim stopniu obserwacje EHT można wytłumaczyć egzotycznym, zwartym obiektem, a nie klasyczną czarną dziurą, charakteryzującą się metryką Kerra. Alternatywy rozważane w artykule obejmują czarną dziurę Michella-Laplace'a w płaskiej czasoprzestrzeni, ultrazwartą gwiazdę (taką jak gravastar), gwiazdę bozonową i tunel czasoprzestrzenny.
W artykule badane są właściwości trajektorii fotonów w różnych czasoprzestrzeniach. Poprzez badanie modeli geometrycznych promieniującego dysku akrecyjnego wokół centralnej masy i śledzenie torów emitowanych fotonów w czasoprzestrzeniach innych niż Kerra, uzyskuje się symulowane obrazy egzotycznych obiektów. Można je porównać z wynikami obserwacji EHT. Autorzy omawiają względne znaczenie pola grawitacyjnego zwartego obiektu, w stosunku do astrofizycznych założeń dotyczących przepływu akrecyjnego. Pokazują, że po prostu manipulując modelem geometrii emisji oraz dostosowując masę i orientację obiektu, można uzyskać obrazy zgodne z wynikami EHT dla każdej z rozważanych egzotycznych czasoprzestrzeni. Ta sytuacja jest częściowo związana z ograniczeniami rozdzielczości kątowej obecnych obserwacji. Stąd mocne testy teorii względności Einsteina wydają się być poza zasięgiem, przy opublikowanych dotychczas danych dla M87. Jednak autorzy zauważają, że przewidywany przyszły rozwój zdolności EHT może pozwolić sondować reżim ekstremalnie wysokich częstotliwości przestrzennych i odkryć bardziej fundamentalne sygnatury czasoprzestrzenne, takie jak obecność wtórnego pierścienia, wskazując na istnienie niestabilnych sferycznych orbit fotonów . Takie orbity istnieją w czasoprzestrzeni Kerra, ale są nieobecne dla wielu alternatywnych obiektów.
Wśród autorów publikacji Marek Abramowicz i Jean-Pierre Lasota reprezentują Centrum Astronomiczne Mikołaja Kopernika w Warszawie. Czołowi autorzy, Frederic Vincent i Maciek Wielgus, obaj są naukowcami z tytułem doktora uzyskanym w CAMK, PAN, w Warszawie.
Ilustracja:
Tworzenie wtórnego pierścienia na obrazie czarnej dziury Kerra. Źródło: F. Vincent
Odsyłacze:
"Geometric modeling of M87* as a Kerr black hole or a non-Kerr compact object"
Tekst: Maciej Wielgus
