Mūsų pirmasis juodosios skylės paveikslas buvo didžiulis mokslo momentas. Štai taip mes sužinosime dar daugiau apie šiuos keistus, taisykles pažeidžiančius behemotus.
Dabar Nijmegeno mieste, Nyderlanduose, įsikūrusio Radboudo universiteto astronomų grupė kartu su Europos kosmoso agentūra ir kitais partneriais kuria planą, kaip gauti žymiai ryškesnes juodųjų skylių nuotraukas.
„Event“ horizontalaus teleskopo (EHT) pirmasis juodosios skylės paveikslas buvo mokslinis triumfas ir bendradarbiavimo, inžinerijos bei technologijų žygdarbis. Atmeskite ir mūsų rūšies įgimtą smalsumą gamtai. Tai stiprus ir efektyvus derinys.
Bet nuotrauka buvo neryški, ar ne? Tai vis dar yra triumfas, todėl iš jo atsiras daug tyrimų ir naujų darbų. Bet ar gali būti dar geriau?
Mokslininkų grupė turi planą iškelti į kosmosą radijo teleskopus, kad būtų aiškiau matomos juodosios skylės. Žurnale „Astronomy“ ir „Astrofizika“ jie paskelbė pranešimą, kuriame išsamiai aprašė savo planus. Jų galutinis tikslas? Dar kartą išbandyti Einšteino bendrojo reliatyvumo teoriją.
„Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija tiksliai numato, kokį dydį ir formą turėtų turėti juodosios skylės šešėlis“.
„Freek Roelofs“, pagrindinis autorius, Radboudo universitetas.
EHT yra radijo teleskopų grupė visame pasaulyje, veikianti kartu. Jie dirba interferometrijos principu. Kartu „sferos veikia kaip savotiškas Žemės dydžio virtualus teleskopas. Štai taip mes gavome pakankamai didelį teleskopą, kad pamatytume juodąją skylę. Bet EHT trukdo tas pats, kas ir kiti antžeminiai teleskopai: Žemės atmosfera.
Žemės atmosfera astronomams gali sukelti daug problemų. Teleskopai turi kažkaip prisitaikyti prie atmosferos, kad surinktų objektų vaizdus dideliais atstumais. Štai kodėl teleskopai yra statomi specialiose vietose: idealiai tinka sausringoje aplinkoje dideliame aukštyje.
EHT radijo teleskopai yra didelio aukščio vietose visame pasaulyje. Jie yra Alpėse, Siera Nevadoje, Atakamoje ir Havajuose. Bet juos vis dar riboja Žemės atmosfera. Tokia atmosfera neleidžia aukščiausio dažnio radijo bangoms pasiekti „sferos“.
„Erdvėje galite atlikti stebėjimus didesniais radijo dažniais, nes atmosfera filtruoja Žemės dažnius.“
„Freek Roelofs“, pagrindinis autorius, Radboudo universitetas.
Yra dar vienas EHT veiksmingumą ribojantis veiksnys: Žemės dydis. Žemėje mes galime naudoti tik interferometriją, kad susietume sritis ne toliau, išskyrus Žemės „plotį“. Taigi bet kurį virtualų teleskopą riboja pačios mūsų planetos dydis.
Straipsnio autoriai turi sprendimą tiek atmosferos, tiek Žemės dydžio problemoms. Įdėkite radioteleskopus į savo vietą.
Jie vadina savo siūlomą projektą „Event Horizon Imager“ (EHI) ir sako, kad jis gali sudaryti penkis kartus ryškesnius juodųjų skylių vaizdus nei EHT. Idėja yra orbitoje pateikti du ar tris palydovus, kurie veiktų kaip radijo observatorijos. Iš ten jiems netaikomi abu EHT apribojimai.
„Naudojant palydovus vietoj nuolatinių radijo teleskopų Žemėje, kaip ir„ Event Horizon Telescope “(EHT), yra daugybė pranašumų, - sako Freekas Roelofsas, Radboudo universiteto doktorantas ir pagrindinis straipsnio autorius. „Erdvėje galite atlikti stebėjimus aukštesniais radijo dažniais, nes atmosfera filtruoja Žemės dažnius. Atstumai tarp teleskopų erdvėje taip pat yra didesni. Tai leidžia mums žengti didelį žingsnį į priekį. Mes galėtume nufotografuoti daugiau nei penkis kartus didesnę skiriamąją gebą, nei įmanoma naudojant EHT. “
Komanda sukūrė imituotus juodųjų skylių vaizdus, vaizduojančius tai, ką EHI galėtų pamatyti.
Ryškesni juodosios skylės vaizdai suteiks geresnės informacijos, kurią būtų galima naudoti išsamiau išnagrinėjant Einšteino bendrojo reliatyvumo teoriją. „Tai, kad palydovai juda aplink Žemę, turi nemažų pranašumų“, - sako radijo astronomijos profesorius Heino Falcke. „Su jais galite padaryti beveik tobulus vaizdus, norėdami pamatyti tikrąsias juodųjų skylių detales. Jei atsirastų nedidelių nukrypimų nuo Einšteino teorijos, mes turėtume sugebėti juos pamatyti “.
Tolesni Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos testai yra vienas iš pagrindinių EHI tikslų. El. Laiške su „Space Magazine“ pagrindinis autorius Freekas Roelofsas tai paaiškino taip: „Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija tiksliai numato, kokio dydžio ir formos turėtų būti juodosios skylės šešėlis. Alternatyviosios gravitacijos teorijos numato skirtingus dydžius ir formas, tačiau skirtumas nuo prognozės nuo bendrosios reliatyvumo vertės paprastai yra mažesnis nei maždaug 10%. Taigi, norint atskirti bendrąjį reliatyvumą ir kitas gravitacijos teorijas, mums reikia aukštos skiriamosios gebos vaizdų, kuriuos galime gauti tik iš kosmoso stebėjimų. “
Taip, yra ir kitų sunkio teorijų. Nepaisant to, kad kiekvieną kartą, kai mokslininkai gali išbandyti Einšteino TGR, įrodymai patvirtina šią teoriją, vis dar yra keletas niurnių klausimų. Mokslo pasaulyje egzistuoja kelios alternatyvios gravitacijos teorijos, ir jos daugiausia susijusios su neatsakytais klausimais apie juodąsias skyles, tamsiąją medžiagą ir tamsiąją energiją.
Yra dešimtys alternatyvių sunkio teorijų, ir dauguma jų nelabai gerai įvertino įrodymus. Bet jie egzistuoja, nes jei vienas iš šių eksperimentų, skirtų Einšteino TGR patikrinti, įrodo, kad jis klaidingas, turime turėti kitą teoriją, su kuria turime dirbti.
„Su EHT kietieji diskai su duomenimis į duomenų apdorojimo centrą yra perduodami lėktuvu. Be abejo, tai neįmanoma erdvėje. “
Volodymyras Kudriašovas, „Radboud Radio Lab“ ir ESA / ESTEC tyrėjas.
Norint, kad EHI kada nors įvyktų, reikia išspręsti daugybę iššūkių. Naudodamiesi EHT, kiekviena observatorija išsaugo savo duomenis kietajame diske, kuris pristatomas į duomenų apdorojimo centrą. Visi duomenys iš kiekvienos srities yra sujungiami naudojant atominį laikrodį, kad būtų galima kuo tiksliau. Bet kaip tai veiks kosmose?
„Su EHT kietieji diskai su duomenimis į duomenų apdorojimo centrą yra perduodami lėktuvu. Tai, žinoma, neįmanoma kosmose “, - teigė Volodymyras Kudriašovas,„ Radboud “radijo laboratorijos tyrėjas, kuris taip pat dirba ESA / ESTEC. Remiantis popieriumi, duomenys galėtų būti siunčiami į Žemę apdoroti lazerine saite. Jų teigimu, jau yra precedentas, o planuojamos būsimos kosminės misijos dar labiau patobulins lazerio ryšį.
Kitas iššūkis yra tiksli palydovų, reikalingų ryškiems vaizdams, padėtis ir greitis. „Koncepcija reikalauja, kad jūs turėtumėte mokėti labai tiksliai nustatyti palydovų vietą ir greitį“, - sakė D. Kudriašovas. „Bet mes tikrai tikime, kad projektas yra įgyvendinamas“.
EHI veiktų kartu su EHT kaip savotišku hibridiniu interferometru, sujungiančiu visų antžeminių observatorijų duomenis su orbitinių observatorijų duomenimis. Geriausias iš abiejų pasaulių.
„Panaudojus tokį hibridą, atsirastų galimybė sukurti juodosios skylės judančius vaizdus ir galėtumėte stebėti dar daugiau, taip pat ir silpnesnių šaltinių“, - sakė Falcke'as.
Šaltiniai:
- Pranešimas spaudai: Teleskopai erdvėje, kad būtų dar ryškesni juodųjų skylių vaizdai
- Tyrimo darbas: Šaulio A * įvykio horizonto vaizdavimo iš kosmoso modeliavimas
- Renginio horizonto teleskopas
