Náš prvý obrázok čiernej diery bol obrovským okamihom pre vedu. Takto sa dozvieme ešte viac o týchto podivných, vlámavých pijaviciach.
Teraz skupina astronómov z Radboud University v meste Nijmegen v Holandsku, spolu s Európskou vesmírnou agentúrou a ďalšími partnermi, pripravuje plán na získanie ostrejších snímok čiernych dier.
Prvý obrázok čiernej diery Event Horizon Telescope (EHT) bol vedeckým triumfom a činom spolupráce, inžinierstva a technológie. Vyhoďte aj vrodenú zvedavosť nášho druhu na prírodu. Je to silný a efektívny mix.
Ale obraz bol trochu rozmazaný, však? Je to stále triumf a výsledkom bude veľa výskumov a nových článkov. Ale mohlo by to byť ešte lepšie?
Skupina vedcov má v pláne vypustiť rádiové teleskopy do vesmíru, aby získal jasnejší obraz čiernych dier. Publikovali príspevok v časopise Astronomy and Astrophysics, v ktorom podrobne popisovali svoje plány. Ich konečný cieľ? Znova vyskúšať Einsteinovu teóriu všeobecnej relativity.
"Einsteinova teória všeobecnej relativity presne predpovedá, akú veľkosť a tvar by mal mať čierny tieň."
Freek Roelofs, hlavný autor, Radboud University.
EHT je skupina rádiových ďalekohľadov z celého sveta, ktoré fungujú navzájom spolu. Pracujú na princípe interferometrie. Rozsahy act spolu fungujú ako druh virtuálneho ďalekohľadu veľkosti Zeme. Takto sme dostali dostatočne veľký ďalekohľad, aby sme videli čiernu dieru. EHT však brzdí to isté ako iné pozemské teleskopy: zemská atmosféra.
Atmosféra Zeme môže pre astronómov spôsobiť veľa problémov. Teleskopy sa musia nejako prispôsobiť atmosfére, aby mohli zbierať obrázky objektov na veľké vzdialenosti. Preto sú teleskopy postavené na špeciálnych miestach: ideálne vo vyprahnutom prostredí vo vysokých nadmorských výškach.
Rádiové teleskopy EHT sa nachádzajú vo vysoko položených polohách po celom svete. Sú v Alpách, v pohorí Sierra Nevada, v Atacame a na Havaji. Ale sú stále obmedzené zemskou atmosférou. A táto atmosféra bráni tomu, aby vysokofrekvenčné rádiové vlny dosiahli dosah reaching.
"Vo vesmíre môžete robiť pozorovania pri vyšších rádiových frekvenciách, pretože frekvencie zo Zeme sú odfiltrované atmosférou."
Freek Roelofs, hlavný autor, Radboud University.
Existuje ďalší obmedzujúci faktor pre účinnosť EHT: veľkosť Zeme. Na Zemi môžeme použiť interferometriu iba na prepojenie rozsahov, ktoré nie sú ďalej vzdialené od „šírky“ Zeme. Akýkoľvek virtuálny ďalekohľad je teda obmedzený veľkosťou našej planéty.
Autori príspevku majú riešenie problému atmosféry aj problému veľkosti Zeme. Umiestnite rádioteleskopy na svoje miesto.
Nazývajú svoj navrhovaný projekt Event Horizon Imager (EHI) a hovoria, že dokáže vytvárať obrazy čiernych dier päťkrát ostrejších ako EHT. Cieľom je umiestniť na obežnú dráhu dva alebo tri satelity, ktoré by fungovali ako rádiové observatóriá. Tam by boli bez obmedzení EHT.
„Využitie satelitov namiesto stálych rádiových ďalekohľadov na Zemi má veľa výhod, ako je tomu v prípade Event Horizon Telescope (EHT),“ hovorí Freek Roelofs, kandidát PhD na Radboud University a hlavný autor článku. „Vo vesmíre môžete robiť pozorovania pri vyšších rádiových frekvenciách, pretože frekvencie zo Zeme sú odfiltrované atmosférou. Vzdialenosti medzi ďalekohľadmi v priestore sú tiež väčšie. To nám umožňuje urobiť veľký krok vpred. Boli by sme schopní snímať obrázky s rozlíšením viac ako päťkrát, ako je možné pri EHT. “
Tím vytvoril simulované obrázky čiernych dier, ktoré predstavujú to, čo by EHI mohol vidieť.
Ostrejšie obrázky čiernej diery povedú k lepším informáciám, ktoré by sa mohli použiť na podrobnejšie testovanie Einsteinovej teórie všeobecnej relativity. "Skutočnosť, že satelity sa pohybujú okolo Zeme, prináša značné výhody," hovorí profesor rádio astronómie Heino Falcke. „S nimi môžete snímať takmer dokonalé obrázky, aby ste videli skutočné detaily čiernych dier. Ak sa vyskytnú malé odchýlky od Einsteinovej teórie, mali by sme ich vidieť. “
Ďalšie testy Einsteinovej teórie všeobecnej relativity sú jedným z hlavných cieľov EHI. V e-mailovej výmene s časopisom Space Magazine to hlavný autor Freek Roelofs vysvetlil takto: „Einsteinova teória všeobecnej relativity presne predpovedá, akú veľkosť a tvar by mal mať čierny tieň. Alternatívne teórie gravitácie predpovedajú rôzne veľkosti a tvary, ale rozdiel v porovnaní s predpoveďou všeobecnej relativity je všeobecne menší ako 10%. Aby sme dokázali rozlišovať medzi všeobecnou relativitou a inými teóriami gravitácie, potrebujeme obrázky s vysokým rozlíšením, ktoré môžeme získať iba z pozorovaní založených na vesmíre. “
Áno, existujú aj iné teórie gravitácie. Aj keď zakaždým, keď vedci dokážu testovať Einsteinovu TGR, dôkazy dokazujú teóriu, stále existujú nejaké neochvejné otázky. Vo vedeckom svete existuje niekoľko alternatívnych teórií gravitácie a väčšinou sú spojené s našimi nezodpovedanými otázkami okolo čiernych dier, temnej hmoty a temnej energie.
Existujú desiatky alternatívnych teórií gravitácie a väčšina z nich sa nedopustila dobre proti dôkazom. Existujú však, pretože ak jeden z týchto experimentov určených na testovanie Einsteinovej TGR preukáže, že je to nesprávne, musíme mať inú teóriu, s ktorou musíme pracovať.
„Pri EHT sú pevné disky s údajmi transportované lietadlom do spracovateľského strediska. Vo vesmíre to samozrejme nie je možné. ““
Volodymyr Kudriashov, výskumný pracovník v Radboud Radio Lab a ESA / ESTEC.
Ak sa EHI niekedy stane, musí sa vyriešiť veľa problémov. S EHT ukladá každé observatórium svoje údaje na pevný disk, ktorý sa dodáva do centra na spracovanie údajov. Všetky údaje z každého rozsahu sú kombinované pomocou atómových hodín pre extrémnu presnosť. Ako to však bude fungovať vo vesmíre?
„Pri EHT sú pevné disky s údajmi transportované lietadlom do spracovateľského strediska. Vo vesmíre to samozrejme nie je možné, “uviedol Volodymyr Kudriashov, výskumný pracovník v rádiovom laboratóriu Radboud, ktorý pracuje aj v ESA / ESTEC. Podľa článku by laserové spojenie mohlo byť použité na odoslanie údajov na Zem na spracovanie. Hovorí sa, že už existuje precedens a plánované budúce vesmírne misie ešte vylepšia laserovú komunikáciu.
Ďalšou výzvou je presná poloha a rýchlosť satelitov potrebných na vytvorenie ostrých obrazov. "Koncept vyžaduje, aby ste boli schopní presne zistiť polohu a rýchlosť satelitov," uviedol Kudriashov. "Ale skutočne veríme, že tento projekt je realizovateľný."
EHI by pracoval v spojení s EHT ako druh hybridného interferometra kombinujúcim údaje zo všetkých pozemských observatórií s údajmi z orbitálnych observatórií. To najlepšie z oboch svetov.
„Použitie hybridu, ako je tento, by mohlo poskytnúť možnosť vytvárať pohyblivé obrazy čiernej diery a možno by ste mohli pozorovať ešte viac a slabšie zdroje,“ uviedol Falcke.
Zdroj:
- Tlačová správa: Ďalekohľady vo vesmíre pre ešte ostrejší obraz čiernych dier
- Výskumná kniha: Simulácie zobrazovania horizontu udalostí Strelca A * z vesmíru
- Teleskop udalostí Horizon
