Kaj se zgodi, če dinozaver astrofizike požre rožico

Heino Falcke je profesor za astrofiziko delcev in radijsko astronomijo na univerzi Radboud na Nizozemskem. Je član znanstvenega sveta pri projektu Event Horizon Telescope (EHT), v okviru katerega so aprila 2019 objavili prvo fotografijo črne luknje oziroma njene sence v središču galaksije M87. Maja letos so objavili še fotografijo črne luknje v središču naše galaksije, ki potrjuje izsledke fotografije iz leta 2019.

Črne luknje so nenavadne, a kot pravi Falcke, tudi preproste. So temeljna napoved Einsteinove splošne teorije relativnosti. Notranjost črne luknje za nas ostaja nedosegljiva, kar pade vanjo, ne more več ven, črne luknje ne izpustijo niti svetlobe.

Čeprav gre za najmasivnejša telesa v vesolju, so od nas tako oddaljena in po premeru tako majhna, da se je pred aprilom 2019 zdelo nemogoče, da bi jih lahko fotografirali. Vendar jim je s trdim delom po vsem svetu uspelo, saj so v projektu EHT oblikovali radijski teleskop, velik kot Zemlja. Dobili so kopico odgovorov, še vedno pa imajo te vesoljske pošasti svoje skrivnosti.

Falcke je prejemnik Spinozove nagrade, najprestižnejšega priznanja za znanost na Nizozemskem. Je avtor knjige Light in the Darkness, pred dvema letoma izdane v nemščini in prevedene v več kot 13 jezikov, v slovenščino žal (še) ne. V knjigi med drugim opisuje znanstvena dognanja, prav tako odkrito piše tudi o svoji krščanski veri v boga. V svojih raziskavah ne išče dokazov za obstoj boga, si pa postavlja tudi temeljna vprašanja o življenju in vesolju in njunem koncu.

O sebi pravi, da je deloholik, in poudarja, da je treba ozavestiti, kako je svet lep, kako je lepo življenje, in da se je za to vredno boriti. Z njim smo se pogovarjali ob nedavnem obisku Slovenije, ko mu je rektor Boštjan Golob podelil naziv častni doktor Univerze v Novi Gorici za izjemne znanstvene dosežke v astrofiziki.

Javnost je bila navdušena, ko je uzrla prvi posnetek črne luknje M87, oziroma bolje rečeno, njene sence. Za vas je bila fotografija plod večletnega dela. Kakšni občutki so vas prevevali, ko ste jo prvič videli?

To je bil zelo čustven trenutek. Verjetno bi ga lahko primerjal z občutki, ki jih doživljajo športniki, ko zmagajo na olimpijskih igrah. Pravzaprav niti še nisem videl slike, samo surove podatke, vendar sem si jih v glavi lahko prevedel in sestavil v sliko. Kakšno uro sem bil kot v oblakih. Zaprl sem se v pisarno, saj nisem želel kazati svojih čustev. Čutil sem vznemirjenje, veliko hvaležnost, zmolil sem zahvalno molitev. Toda kot znanstvenik moram biti skeptičen. Vedel sem, da je pred nami še veliko dela, da bomo potrdili pravilnost slike. Nisem smel dopustiti, da me odnesejo čustva, veselje ob uresničeni želji. Morali smo potrditi, da gre za verodostojno znanost. Po kakšni uri sem se vrnil k ekipi z brezizraznim obrazom in ji sporočil, da sledi trdo delo, preden bomo sliko pokazali javnosti.

Hkrati pa sem občutil tesnobo, vedel sem, da sem blizu, a v znanosti to ni dovolj. Sledil je mukotrpen proces, celotna skupina EHT je intenzivno delala. Veliko živcev je šlo. Tiskovna konferenca je bila kot olajšanje, po njej sem se lahko sprostil in po osmih, devetih najbolj delovnih mesecih v mojem življenju sem lahko užival.

Pravzaprav je pomirjajoče vedeti, da ne moremo vedeti vsega, da nismo vsemogočni. Prav zato je življenje tako zanimivo, ker nimamo vseh odgovorov. Zelo pomembno pa je, da (lahko) še naprej postavljamo vprašanja. FOTO: Jože Suhadolnik

Ste zaradi te mukotrpnosti sliko opisali z besedami, da gledamo »vrata v pekel«?

S tem sem hotel povedati, da gre za nekaj končnega, da gre za nekakšen konec prostora-časa. To so enosmerna vrata, noter lahko greš, pravzaprav bi lahko tudi preživel padec v črno luknjo oziroma bi si iz nje lahko ogledoval vesolje, vendar pa iz nje ne bi mogel več komunicirati. To se zame sliši kot pekel (smeh). Ko smo odkrili prasevanje (kozmično mikrovalovno sevanje ozadja), ki je signal velikega poka, so ga kolegi opisovali kot obraz boga. Prapok in črne luknje so na neki način ravno nasprotne. Veliki pok je trenutek stvarjenja, začetek prostora in časa, črne luknje pa konec, uničenje. Iskal sem simbol, s katerim bi ustvaril most med tema pojmoma, in tako je vzniknila ideja o vratih v pekel.

Ki pa bodo za nas ostala zaprta. Nikoli ne bomo izvedeli, kaj je v črni luknji.

Upanje umre zadnje. Znanstveniki razmišljajo o tem. Sam nisem prepričan, da bomo kdaj izvedeli. In tudi trenutna znanost meni, da te meje ne bomo mogli nikoli prečkati. Smo se pa do zdaj že naučili, da so omejitve del fizike in da je to, česar ne vemo, skoraj tako pomembno kot to, kar vemo. Pravzaprav je pomirjajoče vedeti, da ne moremo vedeti vsega, da nismo vsemogočni. Prav zato je življenje tako zanimivo, ker nimamo vseh odgovorov. Zelo pomembno pa je, da (lahko) še naprej postavljamo vprašanja.

Fotografija sence, od koder ni vrnitve

Katera pa so bila ključna spoznanja ob pridobitvi posnetka črne luknje?

Fotografija je najmočnejši dokaz, da supermasivne črne luknje obstajajo. Do tega trenutka smo pogosto govorili o kompaktnem temnem telesu v središču galaksij, zdaj pa lahko dejansko vidimo obzorje dogodkov (angl. event horizon). Črne luknje niso več fantazijski objekt, fotografija je bila velik korak od matematičnih izračunov do dejanskih meritev, do normalnega objekta v znanosti, ki ga lahko proučujemo.

Izvedeli smo, kako delujejo, kako vplivajo na svojo okolico, na galaksijo. Črna luknja v naši galaksiji je morda prispevala, da je na Zemlji življenje, ker oziroma ko je širila elemente skozi galaksijo. Učimo se o procesih, ki se odvijajo tam, kakšno vlogo imajo v evoluciji vesolja. Morda bomo glede delovanja dobili konkretne aplikacije, vsekakor sem prepričan, da bodo vzniknile nove ideje.

Pridobili ste ogromno podatkov. Katere študije potekajo trenutno?

Ena proučuje, ali lahko iz črnih lukenj pridobivamo energijo. Preverjamo tudi teorije, alternativne Einsteinovim, vendar ugotavljamo, da teorije ne morejo biti zelo drugačne.

Sam pa razmišljam tudi o prihodnosti črnih lukenj. Bodo tu za vedno? Bodo razpadle? Kakšna bo prihodnost vesolja? Bodo na koncu v vesolju ostale le črne luknje ali ne? To je povezano s Hawkingovim sevanjem. Ta vprašanja se niso porodila neposredno iz naših opazovanj, ampak iz širšega konteksta. Veliko vprašanje ostaja, kako se povezujeta fizika velikega, torej splošne teorije relativnosti, in fizika malega, kvantne mehanike. Obe odlično delujeta. V temelju pa sta nekompatibilni. To je ena izmed skrivnosti, ki si jih želimo rešiti.

Vsekakor pa so bili naši podatki podlaga za kar nekaj znanstvenih člankov, ki bodo še izšli, a za zdaj še ne smem govoriti o tem.

Omenili ste teorijo vsega. Se kvantna mehanika in splošna teorija relativnosti srečata v črni luknji?

Se, ampak to je povsem teoretično srečanje. Pokazali smo, da je obzorje dogodkov resnično, prej nismo imeli dokaza, da res obstaja, tako da bo zdaj to vprašanje o srečanju precej bolj relevantno.

Ste morda bližje tudi odgovoru, kako so nastale te monstruozne črne luknje v središčih galaksij?

Kar vidimo, je to, kar je ostalo. Ne vidimo, kako so nastale. Na to bo odgovarjal vesoljski teleskop Jamesa Webba, Esa sestavlja Liso, vesoljski observatorij gravitacijskih valov, ki bo ugotavljal, kako se združujejo supermasivne črne luknje. Ti projekti se sicer ne bodo odvili v nekaj letih. Mislim, da sam tega ne bom doživel, a sem prepričan, da če ne bomo tu na Zemlji popolnoma zamočili, bomo po dveh ali treh generacijah vedeli tudi to.

M87 leži 55 milijonov svetlobnih let stran od nas v središču galaksije Messier 87 in je ena največjih znanih črnih lukenj. Strelec A* (Sgr A*) je v središču naše galaksije, od nas oddaljen 27.000 svetlobnih let, in ima maso štirih milijonov Sonc. M87 je 1500-krat bolj masivna. Foto EHT Collaboration

Maja letos smo videli še posnetek črne luknje v naši galaksiji, Strelec A*. Poleg očitnih razlik med M87 in Strelcem A* v masi in oddaljenosti od Zemlje, katere ste 4še odkrili? Na slikah sta si črni luknji zelo podobni.

Ena je 1500-krat masivnejša, živita v povsem različnih galaksijah, vendar je bilo dejstvo, da sta videti enako, dokončna potrditev, da smo imeli prav. Znanost ni le prvo odkritje. To je vedno lahko napačno, če pa v ponovitvah dobimo enake rezultate, potem je to to. Bili smo zelo veseli, da sta si podobni. Morda je bilo vznemirjenja v javnosti zato nekoliko manj, ampak podobno je bilo tudi pri pristankih na Luni. Prvo je bilo neverjetno, naslednji pristanki pa javnosti že niso več toliko zanimali. Če bi pred dvajsetimi leti omenil, da bomo videli sliko sence črne luknje, bi mi rekli, da sem nor, potem pa naredimo dve in lahko slišimo komentarje, da smo nekaj podobnega že videli. Ampak tako je pri znanosti in njenem napredku in to je pravzaprav dobro.

Kakšna je prihodnost projekta EHT?

Da bi videli še druge črne luknje – te so premajhne in preveč oddaljene – bi morali teleskopom na Zemlji dodati še teleskope v orbiti, da bi naredili teleskop, večji od planeta. Zdaj si prizadevamo, da bi dobili videoposnetek črne luknje, zato dodajamo nove teleskope po svetu, denimo v Afriki nimamo nobenega. Po mojem mnenju bi bilo dovolj, če bi sedanji skupini dodali še dva ali tri teleskope. Znova je tu veliko trdega dela. (Opazovanja aprila 2017 so opravili z osmimi observatoriji na šestih lokacijah, leta 2018 so dodali še en teleskop na sedmi lokaciji, leta 2019 in 2020 opazovanj skupine ni bilo, zdaj so dodali še dva teleskopa na še dveh novih lokacijah; op. a.)

Kaj bi lahko razbrali iz videoposnetka, česar iz statičnega posnetka ne morete?

Predvsem to, kako črna luknja izstreljuje plazmo in kako bi lahko iz nje pridobili energijo. Ti curki plazme nosijo toliko energije, kot je ima celotna galaksija. Želeli bi vedeti, kako nastanejo. Iz filma bi lahko še bolj natančno ​preverili pravilnost teorije relativnosti. Zdaj smo vendarle popraskali le po površini.

Ob tem pa vseskozi seveda upamo, da bomo odkrili nekaj povsem nepričakovanega. Astrofizika črne luknje v naši galaksiji nas je denimo presenetila.

Kako?

Presenetilo nas je, da pravzaprav gleda proti nam, strelja proti nam, no, ne povsem, malo nas zgreši, trenutno tudi ni zelo aktivna luknja. Zanimivo je, da bi lahko gledala v katerokoli smer, ampak gleda proti nam, za kar smo se ji tudi zahvalili, saj je bilo za nas tako lažje, da smo jo lahko slikali.

Spoznajte črno luknjo Strelec A*

V predavanju na novogoriški univerzi ste med drugim omenili, da so črne luknje preproste.

Da. Mi smo narejeni iz številnih delcev. Vsi imajo v sebi informacijo. Če bi na primer v črno luknjo vrgel … Če bi rekel mačko, bi bil v težavah, ker imajo vsi radi mačke (smeh). Namesto mačke izberimo rožico. Torej, imamo čudovito rožico, sestavljeno iz podrobnosti, celic, delcev, in delci vsebujejo veliko količino informacij. Če jo vržemo v črno luknjo, bo od informacij ostalo le, kakšno maso je imela. Vse drugo izgine.

Poglejte v vesolje, čudovito je, ampak mrtvo, mi smo tisti, ki lahko uživamo v lepoti stvarjenja, Sonce tega ne more. To se mi zdi osupljivo. FOTO: Jože Suhadolnik

Toda informacije naj ne bi mogli uničiti.

Kvantna mehanika pravi, da ne. Einstein pravi, da jo lahko. V črni luknji vse izgine. Zato so enostavne, povsod so enake. Omenjeni paradoks ali problem pa ostaja oziroma se še povečuje.

Zakaj nas črne luknje tako fascinirajo? Zakaj so denimo pritegnile vas?

Že kot otrok sem bil zelo radoveden, vseskozi sem spraševal, kaj je za nebom, ali gre v neskončnost. Potem prideš do velikega poka in dlje ne moreš. Nato greš v nasprotno smer, prideš do črnih lukenj in spet ne moreš dlje. Pritegnile so me te končne točke.

Črne luknje so mitološki objekti, so kot dinozavri astrofizike, so pošasti, vir uničenja. In tu je še naša fascinacija o koncu življenja.

Kako je iskanje odgovorov na vprašanja, ki segajo prek meja fizike, povezano z iskanjem boga?

Odraščal sem v krščanski družini, ki me je spodbujala, da postavljam vprašanja. Tudi do vere imam zelo znanstven pristop. Tako znanstveni kot religiozni del življenja navdihujeta drug drugega, mi dajeta moč. In da, zame je delovati v znanosti tudi raziskovati božja stvarjenja. Lepota in preprostost narave mi še poglabljata vero. Znanost ne more odgovoriti na vsa vprašanja.

Vsekakor bo vedno nekaj večjega od nas.

Absolutno. Začetek vesolja pred skoraj 14 milijardami let iz nečesa tako majhnega, potem so tu razmišljanja o multiverzumih, vendar znova ne moremo vedeti, ali so in od kod bi lahko vzniknili. Nikoli ne bomo prišli do konca. Moraš pa si na vseh področjih življenja dovoliti spraševati. Tudi Cerkev se mora zavedati tega, da se mora vseskozi prevpraševati, ali dela prav.

Kaj je za vas najbolj nenavadna lastnost črnih lukenj in vesolja?

Da sploh deluje. Samo pomislite, kako ogromno je vesolje, kako dolgo je bilo potrebno, da se je nekje razvilo življenje, da je tu Zemlja in da tu živimo, da lahko mislimo, da se lahko pogovarjamo, da čutimo. Precej noro, kajne?

Življenje je tako dragoceno in čudovito, a ga jemljemo za samoumevno. Poglejte v vesolje, čudovito je, ampak mrtvo, mi smo tisti, ki lahko uživamo v lepoti stvarjenja, Sonce tega ne more. To se mi zdi osupljivo.

Pri proučevanju črnih lukenj seveda ne moremo mimo Alberta Einsteina. Če bi imeli priložnost z njim sesti na kavo, kaj bi ga vprašali?

Mislim, da bi predvsem on nas veliko spraševal (nasmeh). Vsekakor bi ga povprašal o njegovih idejah, kako združiti njegove teorije in kvantno mehaniko, katere lastnosti je problematiziral in tako izrekel, da bog ne kocka, pa so letošnji nobelovci za fiziko potrdili, da je kockanje pravzaprav del našega sveta. Vprašal bi ga o njegovem videnju boga, o tem je prav tako veliko razmišljal. Mislim, da bi se razvila odlična razprava.

Za konec še, katere so tri ključne stvari, ki ste jih dognali v proučevanju črnih lukenj?

Kot prvo, črne luknje so resnične in preproste.

Ugotovili smo, da lahko z uporabo pravih zakonov naredimo napovedi. Obstoj črnih lukenj smo napovedali in te napovedi eksperimentalno potrdili. Čarovnija znanosti pa je, da nikoli ne moremo narediti popolne teoretične napovedi. Vsakič se pojavi presenečenje.

Naprej, da nekaj naredimo, potrebujemo cel svet. Nobenega problema ne moremo rešiti sami, že to, da moraš o idejah z nekom razpravljati, da je treba brati članke kolegov, da sodelujemo. In EHT je primer, da je za uspeh potreben cel svet. Če želimo rešiti največje probleme, moramo delovati skupaj.

In imeti še nekaj sreče.

Da, to lahko damo pod številko štiri. In pod pet: sodelovanje ni enostavno, vendar je vredno.