VIDEO: Znanstvenica Erin Cara sluša odjeke crnih rupa

Crne rupe se često pogrešno shvaćaju kao upravo to: mračne i tajanstvene praznine koje su nekako slične zapanjujućoj zečjoj rupi iz Alise u zemlji čudesa.

Ali umjesto tunela ničega, crna rupa je zapravo nešto - i to puno toga. Crne rupe, najgušći objekti u svemiru, stvaraju ogromnu gravitacijsku silu, skupljajući se u okolnom tkivu prostora i vremena i stvarajući ogromne diskove materije koji se vrte prema crnoj rupi prije nego što upadnu unutra, nakon točke bez povratka.

Posljednjih godina, kako su astronomi uspjeli usmjeriti više teleskopa na nebo, tijekom duljih vremenskih razdoblja, uspjeli su uhvatiti iznenađujući raspon ponašanja crnih rupa.

„Nekada nismo imali oči u sustavima cijelo vrijeme“, kaže Erin Kara, izvanredna profesorica fizike na MIT-u. „Sada vidimo da se mogu uključivati ​​i isključivati ​​brzinama koje su puno brže nego što smo ikada mislili da je moguće. Vidimo da se stvari usisavaju prema crnim rupama brže nego što smo mislili, možda zbog zvijezda koje se vrte i zarobljavaju u akrecijskom disku crne rupe.“

Kara i njezina grupa u MIT-ovom Kavli institutu za astrofiziku i svemirska istraživanja su u prvim redovima fizike crnih rupa. Koristi podatke iz teleskopa u svemiru i na Zemlji kako bi proučavala svojstva crnih rupa, posebno supermasivnih crnih rupa - ultragustih divova u središtima galaksija.

Supermasivne crne rupe su motori formiranja galaksija. Kara, koja je nedavno dobila stalno zaposlenje na MIT-u, nastoji povezati ekstremnu fiziku crnih rupa s time kako nastaju galaksije poput naše Mliječne staze.

Kara je radila na unapređenju proučavanja reverberacije X-zraka kao tehnike za mapiranje područja oko crnih rupa i drugih ekstremnih astrofizičkih objekata.

Nakon što je stekla doktorat iz fizike, Kara je radila postdoktorski rad na Sveučilištu Maryland i NASA-inom Centru za svemirske letove Goddard. Namjeravala je raditi na podacima s novog satelita, Hitomi - japanske misije koja bi detektirala udaljene rendgenske zrake kako bi pomogla znanstvenicima u mapiranju strukture i evolucije svemira velikih razmjera.

Nakon 40 dana, znanstvenici su izgubili kontrolu nad satelitom, koji se na kraju počeo nekontrolirano okretati i raspadati u orbiti. Prije nego što je zakazao, teleskop je poslao natrag jedan čisti signal.

„Dobilo se jedno stvarno dobro opažanje, koje je bilo drugačije od bilo kojeg spektra koji smo ikada prije vidjeli“, prisjeća se Kara.

Podaci su potvrdili da je detektor satelita - mikrokalorimetar koji je razvijen u NASA-i - ispravan. Ta je tehnologija sada u srcu Hitomijevog nasljednika, misije X-ray Imaging and Spectroscopy Mission, ili XRISM, koja uspješno prikuplja podatke od svog lansiranja 2023. godine. Danas Kara vodi znanstvenu skupinu u sklopu misije XRISM za analizu rendgenskih signala iz supermasivnih crnih rupa.

Kara i njezini studenti redovito analiziraju podatke s raznih satelita i teleskopa poput XRISM-a i NICER-a kako bi bolje razumjeli crne rupe i kako rastu, evoluiraju i utječu na galaksije oko sebe. Ona nastavlja unapređivati ​​mapiranje reverberacije X-zraka, što je pomoglo znanstvenicima da mapiraju ekstremna područja neposredno oko crne rupe.

Njezina grupa također proučava signale iz drugih ekstremnih izvora X-zraka, uključujući događaje plimnih poremećaja, kvaziperiodične erupcije i galaktičke izljeve crnih rupa.

Kara također planira istražiti podatke iz budućih opservatorija, uključujući Ultraviolet Transiet Astronomy Satellite (ULTRASAT), koji će kontinuirano skenirati cijelo nebo u potrazi za vrućim, ultraljubičastim izvorima; i Laser Interferometer Space Antenna (LISA), svemirski teleskop koji će detektirati niskofrekventne gravitacijske valove iz izvora poput parova neravnomjerno raspoređenih crnih rupa Davida i Golijata.

A pronašla je vremena i za malo zabave s crnim rupama: Kara je 2022. surađivala s edukatorima i glazbenim antropolozima na MIT-u kako bi pretvorila rendgenske odjeke crne rupe u čujan zvuk. Kao glazbenica - pjeva i svira violinu - bila je znatiželjna kako bi kozmička energija crne rupe mogla "zvučati". Učinak  je bio, blago rečeno, nestvaran, kao što možete čuti u ovom videu.

„Jedan od razloga zašto volim crne rupe je taj što su vrlo ekstremne i djeluju vrlo znanstvenofantastično, stvari nemaju smisla, a fizika se oko njih ruši. A istovremeno, one su temeljne za to zašto smo ovdje“, kaže Kara. „Iz razloga koje ne razumijemo u potpunosti, raspodjelu zvijezda, plina i prašine u galaksiji djelomično diktira supermasivna crna rupa u njezinom središtu. Naše Sunce je jedna od tih zvijezda. Sve je isprepleteno. I raspetljavanje dijela toga je ono što me motivira.“