Наша перша картина чорної діри була величезним моментом для науки. Ось так ми дізнаємось ще більше про ці дивні, порушуючі правила.
Зараз група астрономів з університету Радбуд у місті Неймеген, Нідерланди, разом з Європейським космічним агентством та іншими партнерами розробляють план отримання набагато чіткіших зображень чорних дір.
Перша картина чорної діри телескопом "Горизонт подій" (EHT) була науковим тріумфом і подвигом співпраці, інженерії та технологій. Киньте і вроджену цікавість нашого виду до природи. Це потужна, ефективна суміш
Але картина була якось розмитою, чи не так? Це все ще тріумф, і багато досліджень і нових робіт вийде від цього. Але чи могло бути ще краще?
Група вчених має план запуску радіотелескопів у космос, щоб отримати більш чіткі зображення чорних дір. Вони опублікували документ у журналі Astronomy and Astrophysics, в якому детально описують їх плани. Їх кінцева мета? Щоб знову перевірити теорію загальної відносності Ейнштейна.
"Теорія загальної відносності Ейнштейна передбачає, який саме розмір і форма повинна мати тінь чорної діри".
Фрік Роелофс, провідний автор університету Радбуд.
EHT - це група радіотелескопів у всьому світі, що діють спільно один з одним. Вони працюють за принципом інтерферометрії. Разом "приціли" діють як своєрідний віртуальний телескоп розміром із Землю. Ось так у нас телескоп досить великий, щоб побачити чорну діру. Але ЕГТ заважає те саме, що й інші наземні телескопи: атмосфера Землі.
Земна атмосфера може створити безліч проблем для астрономів. Телескопи повинні якось адаптуватися до атмосфери, щоб збирати зображення предметів на великих відстанях. Ось чому телескопи будуються в спеціальних місцях: в ідеалі в посушливих умовах на великій висоті.
Радіо телескопи EHT знаходяться у великих висотах по всьому світу. Вони в Альпах, в Сьєрра-Неваді, в Атакамі та на Гаваях. Але вони все ще обмежені атмосферою Землі. І ця атмосфера заважає радіохвилям найвищої частоти не досягати «областей».
"У космосі ви можете робити спостереження на більш високих радіочастотах, оскільки частоти із Землі відфільтровуються атмосферою".
Фрік Роелофс, провідний автор університету Радбуд.
Є ще один обмежуючий фактор ефективності EHT: розмір Землі. На Землі ми можемо використовувати лише інтерферометрію для з'єднання областей не далі, ніж «ширина» Землі. Тож будь-який віртуальний телескоп обмежений розмірами самої нашої планети.
Автори статті вирішують як проблему атмосфери, так і проблему розміру Землі. Поставте радіотелескопи на місце.
Вони називають свій запропонований проект Event Horizon Imager (EHI), і вони кажуть, що він може створювати зображення чорних дір в п’ять разів чіткіше, ніж EHT. Ідея полягає в тому, щоб вивести на орбіту два-три супутники, які б виконували роль радіообсерваторій. Там вони вільні від обох обмежень EHT.
"Є багато переваг від використання супутників замість постійних радіотелескопів на Землі, як у телескопа Event Horizon (EHT)", - каже Фрік Ролофс, кандидат доктора наук з університету Радбуд та головний автор статті. «У космосі ви можете робити спостереження на більш високих радіочастотах, оскільки частоти із Землі відфільтровуються атмосферою. Також відстані між телескопами в космосі. Це дозволяє нам зробити великий крок вперед. Ми могли б зробити зображення з роздільною здатністю більше п'яти разів, ніж це можливо з EHT ».
Команда створила імітовані зображення чорних дір, які представляють те, що EHI зможе побачити.
Більш чіткі зображення чорної діри призведуть до кращої інформації, яка може бути використана для більш детальної перевірки теорії загальної відносності Ейнштейна. "Те, що супутники рухаються навколо Землі, дає значні переваги", - говорить професор радіоастрономії Хайно Фолк. «З ними ви можете зробити ідеальні зображення, щоб побачити справжні деталі чорних дір. Якщо трапляються невеликі відхилення від теорії Ейнштейна, ми повинні мати можливість їх побачити ".
Подальші випробування теорії загальної відносності Ейнштейна є однією з головних цілей EHI. В обміні електронною поштою з Space Magazine ведучий автор Фрік Роелофс пояснив це так: "Теорія загальної відносності Ейнштейна передбачає, який саме розмір і форма повинна мати тінь чорної діри. Альтернативні теорії гравітації передбачають різні розміри та форми, але різниця від прогнозування від загальної відносності, як правило, менша, ніж 10%. Отже, щоб можна було розрізнити загальну відносність та інші теорії гравітації, нам потрібні зображення високої роздільної здатності, які ми можемо отримати лише за допомогою космічних спостережень ".
Так, є й інші теорії гравітації. Незважаючи на те, що кожен раз, коли вчені можуть перевірити ЕГРТ Ейнштейна, докази підтверджують цю теорію, все ще виникають певні питання. У світі науки існує безліч альтернативних теорій гравітації, і вони в основному пов'язані з нашими невирішеними питаннями навколо чорних дір, темної матерії та темної енергії.
Є кілька десятків альтернативних теорій гравітації, і більшість з них не справились проти доказів. Але вони існують, тому що якщо один з цих експериментів, призначений для перевірки ТГР Ейнштейна, виявить його помилковим, ми повинні мати ще одну теорію, з якою слід працювати.
"За допомогою EHT жорсткі диски з даними транспортуються до центру обробки літаками. Звичайно, це не можливо в космосі ".
Володимир Кудряшов, науковий співробітник радіолабораторії Радбуд та ESA / ESTEC.
Існує чимало проблем, щоб вирішити, якщо ЄГІ коли-небудь здійсниться. За допомогою EHT кожна обсерваторія зберігає свої дані на жорсткому диску, який доставляється до центру обробки даних. Всі дані з кожної області об'єднані, використовуючи атомний годинник для надзвичайної точності. Але як це буде працювати в космосі?
"За допомогою EHT жорсткі диски з даними транспортуються до центру обробки літаками. Це, звичайно, неможливо в космосі, - сказав Володимир Кудряшов, науковий співробітник радіолабораторії Радбуд, який також працює в ESA / ESTEC. Згідно з документом, для надсилання даних на Землю для обробки можна використовувати лазерну ланку. За їх словами, у них уже є прецедент, а заплановані майбутні космічні місії ще більше вдосконалять лазерну комунікацію.
Ще одне завдання - точне положення та швидкість супутників, необхідних для отримання чітких знімків. "Концепція вимагає, щоб ви мали змогу дуже точно визначити положення та швидкість супутників", - сказав Кудряшов. "Але ми дійсно вважаємо, що проект здійсненний".
EHI працював би спільно з EHT як своєрідний гібридний інтерферометр, поєднуючи дані всіх наземних обсерваторій із даними орбітальних обсерваторій. Найкраще з обох світів.
"Використання подібного гібриду може забезпечити можливість створення рухомих зображень чорної діри, і ви, можливо, зможете спостерігати ще більше, а також слабкіші джерела", - сказав Фальк.
Джерела:
- Прес-реліз: Телескопи в просторі для отримання чіткіших зображень чорних дір
- Дослідження: Моделювання зображень горизонту подій Стрільця A * з космосу
- Телескоп "Горизонт події"
