Mustad augud on aegruumi piirkonnad, mida ümbritsev gravitatsiooniväli on sedavõrd tugev, et musta augu haardest ei pääse isegi neile liiga lähedale sattunud valgus. Kuigi astronoomid olid taolise objekti olemasolu Linnutee keskmes pikalt kahtlustanud, pakuvad värsked vaatlused oletusele peaaegu ümberlükkamatu kinnituse.

"Linnutee must auk on meile kõige lähemal asuv supermassiivne must auk ja peamine põhjus, miks me neid üleüldse vaatlema hakkasime. Teaduslikus mõttes on see päris suur asi, kuna teadlased on otsinud neid sadakond aastat," sõnas Sera Markoff, Sündmuste Horisondi Teleskoobi kollektiivi üks juhtivliikmeid ja Amsterdami Ülikooli astrofüüsik.

Tartu Observatooriumi astrofüüsika teadur Indrek Vurm märkis, et nüüd avaldatud pilti võib nimetada ülekaalukaks mustade auku olemasolu tõestavaks tõendiks, kuid mitte esimeseks sellesarnaseks. "Avaldati ju analoogne pilt paar aastat tagasi M87 keskmes olevast mustast august. Asja iva on selles, et praeguste arusaamade kohaselt ei saa nii suure massi ja nii väikese ruumalaga objekt olla midagi muud kui must auk," sõnas teadur.

Sama otseseks tõendiks sai lugeda mitmeid seni nähtud gravitatsioonilaineid. Üksikute eranditega on need seostatavad üheselt mustade aukude kokkulangemisega. Vähemalt puudub seniste arusaamade alusel tõsiseltvõetav stsenaarium, milles võiks tekitada taolisi gravitatsioonilaineid mõni teist tüüpi keha.

Rangelt võttes ei näinud astronoomid selgi korral musta auku ennast, vaid selle varju. Auku langeva gaasi temperatuur tõuseb miljardite kraadideni, hakkab seetõttu ülieredalt hõõguma ja kiirgab ka mitut sorti elektromagnetkiirgust, muu hulgas raadiolaineid. Neist 300-liikmeline rahvusvaheline astronoomide rühm pildi koostamisel lähtuski. Kuna Linnutee keskme lähistel leidub muud ainet märkimisväärsel hulgal, poleks galaktika keset muidu näha.

Parema lahutusvõime saamiseks kasutasid astronoomid korraga kaheksat erinevat üle kogu maailma paiknevat raadioteleskoopi. Sisuliselt muutsid nad nõnda raadioteleskoobiks terve planeedi. Terava pildi saamiseks jälgiti musta auku 2017. aastal mitmel õhtul tundide kaupa.

Varem olid teadlased samal viisil pildile püüdnud galaktikas M87 asuva supermassiivse musta augu. Linnutee supermassiivsest mustast august Sgr A* pildi tegemine oli aga raskem, kuigi see asub Maast vaid 27 000 valgusaasta kaugusel.

Hõõguv gaas liigub mõlema ümber peaaegu valguse kiirusel. Kuna aga Sgr A* on umbes tuhat korda väiksem, kui galaktikas M87 keskmes asuv must auk, teeb gaas augu ümber tiiru vaid mõne minutiga. Nõnda vahelduvad ka eredamad ja tumedamad piirkonnad kiiremini ning muutlikkuse ajaskaala on tuhatkond korda lühem. Piltlikult võis võrrelda seda ringi tormavatest lastest või kutsikatest pildi tegemisega.

"Muutlikkus kannab endas iseenesest kasulikku informatsiooni, kuid kui vaatlusaparatuur töötab oma võimete piiril, tekitab see pigem komplikatsioone. Vaistlikult, kui püüda näiteks palja silmaga tuvastada kauget objekti kehvades valgusoludes, on objekti kiire ja kaootiline liikumine pigem raskendav asjaolu," viitas Indrek Vurm.

Lõppkokkuvõttes suutsid eristada astronoomid aga tänu kavalatele pilditöötlustehnikatele paari mikrokraadi suuruse läbimõõduga detaile. Saavutus oleks võrreldav Maa pealt Kuule jäetud soolaküpsiste märkamisega. Seda muudab muljetavaldavamaks lisaks asjaolu, et Maalt vaadatuna tuleb vaadelda Sgr A*-d läbi Galaktika tasandi, läbi tihedate gaasi- ja tolmupilvede.

Oluline mitmest vaatest

Galaktikate keskmetes paiknevate massiivsete mustade aukude uurimine on Vurmi sõnul oluline nii astrofüüsikalises kui kosmoloogilises kontekstis. "Esiteks on akretseerivad mustad augud on universumi kõige efektiivsemad "mootorid", mille poolt kiiratav intensiivne elektromagnetkiirgus ning välja paisatavad ainevoolud mõjutavad oluliselt neid ümbritsevat keskkonda," selgitas astrofüüsik.

Aktiivsete galaktikate tuumades olevatest mustadest aukudest lähtuva energia võib suunata tervete galaktikate evolutsioone. Lisaks võivad nende poolt väljapaisatavad relativistilikud ainejoad jõuda miljonite valgusaastate kaugusele galaktikatevahelisse ruumi, omades seega mõju veelgi suurematel skaaladel.

"Teiseks pole küsimus, kuidas sellised ülimassiivsed objektid tekkisid ja kasvasid, veel sugugi algusest lõpuni lahendatud. Eriti asjaolu, et neid eksisteeris juba ajastul, kui universum oli veel võrdlemisi noor," sõnas Vurm. Sellesse selguse toomiseks tuleb uurida neid erinevatel ajastutel.

Viimaks on aktiivsetest galaktikatest tuumadest pärit valgus selle ereduse tõttu registreeritav peaaegu läbi kogu vaadeldava universumi. Kiirguse teele jääv aine jätab sellele oma sõrmejälje, andes selle kohta infot nii kaugemalt kui ka lähemalt.

Füüsikalisest aspektist võimaldab mustade aukude läheduses toimuvate protsesside uurimine kontrollida Einsteini gravitatsiooniteooriat tugeva välja režiimis, mis tavapärasemate objektide abil võimalik ei ole.

Pikk ajalugu

Mustade aukude olemasolu ennustati esmakordselt Albert Einsteini relatiivsusteooria põhjal 1916. aastal. Toona kahtles nende olemasolus isegi Einstein ise. Sellest ajast saadik on kinnitatud nende olemasolu ka vaatluslikult. 2015. aastal registreerisid astronoomid esimest korda gravitatsioonilaineid, mis vallandusid kahe musta augu ühinemisel. Aastal 2019 esitlesid astronoomid galaktikas M87 asuvast supermassiivsest mustast august tehtud ülesvõtet.