Znak Politechniki Warszawskiej

Absolwent PW zaangażowany w przełomowy projekt w astrofizyce

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury zaprezentowano 10 kwietnia 2019 roku, fot. Event Horizon Telescope

Dr inż. Maciej Wielgus był wśród ponad 200 naukowców z całego świata uczestniczących w pracach nad wykonaniem pierwszego zdjęcia czarnej dziury.

W projekcie odpowiadał za statystyczną walidację danych i modelowanie systematycznych błędów. Pracował również nad algorytmami kalibracji danych oraz polaryzacją i czasową zmiennością obserwowanych źródeł.

Nasz absolwent od czerwca 2017 pracuje w Black Hole Initiative – interdyscyplinarnym centrum na Uniwersytecie Harvarda. To pierwszy ośrodek na świecie, koncentrujący się na badaniu czarnych dziur.

– Otrzymałem tam staż postdoktorski jako Black Hole Initiative Postdoctoral Fellow poświęcony pracy nad Event Horizon Telescope (EHT) – opowiada dr Wielgus. – W projekcie potrzebny był naukowiec łączący znajomość technicznych wyzwań interferometrii i zrozumienie ogólnej teorii względności. Pracowałem nad problemami interferometrii optycznej w Instytucie Mikromechaniki i Fotoniki Wydziału Mechatroniki PW oraz nad problemami relatywistycznej astrofizyki w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie. To dosyć oryginalne połączenie zdecydowało, że zaproponowano mi prace nad projektem EHT.

Jak powstało zdjęcie czarnej dziury?

Event Horizon Telescope miał na celu obserwowanie i badanie dwóch supermasywnych czarnych dziur: zlokalizowanej w centrum Drogi Mlecznej i znajdującej się w centrum galaktyki Messier 87. W przedsięwzięciu uczestniczyło ponad 200 badaczy z kilkudziesięciu krajów.

Dane potrzebne do uzyskania pierwszego zdjęcia czarnej dziury naukowcy zebrali przy pomocy tzw. teleskopu wirtualnego (tzn. składającego się z wielu teleskopów znajdujących się w różnych miejscach na świecie), z wykorzystaniem techniki znanej jako interferometria wielkobazowa (very long baseline interferometry). Na końcowy efekt złożyły się obserwacje z 2017 roku z ośmiu teleskopów rozlokowanych w Europie, Ameryce Południowej, Ameryce Środkowej, Ameryce Północnej, na Hawajach i na Biegunie Południowym. Wszystkie z nich pracowaływ zakresie fal 1,3 mm.

 

Nowe możliwości badawcze

Zaprezentowane 10 kwietnia 2019 roku zdjęcie przedstawia czarną dziurę znajdującą się w centrum galaktyki Messier 87, 55 mln lat świetlnych od Ziemi. Masa tej czarnej dziury jest 6,5 miliarda razy większa od masy Słońca.

– „Fotografia”, w cudzysłowie, bo mówimy tak naprawdę o radiointerferometrycznej rekonstrukcji obrazu (nieco bardziej przypomina to holografię niż klasyczną fotografię) to najlepszy do tej pory dowód potwierdzający, że supermasywne czarne dziury są centralnymi silnikami galaktyk, z ich bezpośredniego otoczenia emitowane są ogromne ilości promieniowania, odpowiadają również za emisje dżetów (strug materii) – wyjaśnia dr Wielgus.

Te wyniki otwierają nowe możliwości badania czarnych dziur, a co za tym idzie – testowania teorii grawitacji w najbardziej ekstremalnych warunkach. Czarne dziury są bowiem obszarami czasoprzestrzeni o najsilniejszym polu grawitacyjnym. Tak silnym, że nic, w tym światło, nie może wydostać się z ich wnętrza.

Dr inż. Maciej Wielgus jest absolwentem studiów magisterskich z automatyki i robotyki na Wydziale Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. W 2016 roku w Instytucie Mikromechaniki i Fotoniki Wydziału Mechatroniki PW obronił swoją pracę doktorską. Rozprawę pt. „Algorytmy adaptacyjnej dekompozycji i koncepcja sygnału analitycznego w analizie obrazów prążkowych” przygotował pod kierunkiem prof. dr. hab. inż. Krzysztofa Patorskiego. W 2017 roku otrzymał za nią wyróżnienie Prezesa Rady Ministrów.

 

Agnieszka Kapela

Biuro ds. Promocji i Informacji