Naša prva slika crne rupe bila je ogroman trenutak za znanost. Tako ćemo naučiti još više o tim neobičnim behemotima koji krše pravila.
Sada skupina astronoma sa sveučilišta Radboud u gradu Nijmegen, Nizozemska, zajedno s Europskom svemirskom agencijom i drugim partnerima razvija plan za stvaranje oštrijih slika crnih rupa.
Prva slika crne rupe teleskopa Horizon teleskop (EH) bio je znanstveni trijumf i podvig suradnje, inženjeringa i tehnologije. Bacite i urođenu znatiželju naših vrsta o prirodi. To je moćna, učinkovita mješavina.
Ali slika je bila mutna, zar ne? To je još uvijek trijumf, i puno istraživanja i novih radova će biti rezultat. Ali može li biti još bolje?
Skupina znanstvenika ima plan za lansiranje radio teleskopa u svemir kako bi dobili jasnije slike crnih rupa. Oni su objavili članak u časopisu Astronomy i Astrophysics u kojem su detaljno objavili njihove planove. Njihov krajnji cilj? Da ponovo testiramo Einsteinovu teoriju opće relativnosti.
"Einsteinova teorija opće relativnosti predviđa točno koju veličinu i oblik treba imati crni otvor."
Freek Roelofs, vodeći autor, Sveučilište Radboud.
EHT je skupina radio-teleskopa širom svijeta koja djeluju zajedno. Oni rade na principu interferometrije. Zajedno, opsezi djeluju poput vrste virtualnog teleskopa veličine Zemlje. Tako smo dobili dovoljno teleskop da vidimo crnu rupu. Ali EHT ometa ista stvar kao i drugi zemaljski teleskopi: Zemljina atmosfera.
Zemljina atmosfera može stvoriti puno problema astronomima. Teleskopi se moraju nekako prilagoditi atmosferi kako bi prikupljali slike predmeta na velikim daljinama. Zato su teleskopi ugrađeni na posebnim mjestima: idealno u sušnim sredinama na velikoj nadmorskoj visini.
EHT-ovi radijski teleskopi nalaze se na velikim visinama širom svijeta. Oni su u Alpama, Sierra Nevadi, Atacami i na Havajima. Ali još uvijek su ograničeni Zemljinom atmosferom. A ta atmosfera sprječava da radio-valovi visoke frekvencije dosegnu 'dosege.
"U svemiru možete vršiti promatranje na višim radio frekvencijama, jer se frekvencije sa Zemlje filtriraju iz atmosfere."
Freek Roelofs, vodeći autor, Sveučilište Radboud.
Postoji još jedan ograničavajući faktor učinkovitosti EHT: veličina Zemlje. Na Zemlji možemo koristiti interferometriju samo za povezivanje opsega udaljenih osim širine Zemlje. Dakle, svaki virtualni teleskop ograničen je veličinom samog našeg planeta.
Autori rada imaju rješenje i za problem atmosfere i za problem veličine Zemlje. Postavite radio teleskope na svoje mjesto.
Svoj predloženi projekt nazivaju Event Horizon Imager (EHI) i kažu da on može stvoriti slike crnih rupa pet puta oštrije od EHT. Ideja je staviti dva ili tri satelita u orbitu koji bi djelovali kao radio opservatorije. Vani bi bili oslobođeni oba ograničenja EHT-a.
„Postoji puno prednosti upotrebe satelita umjesto stalnih radio-teleskopa na Zemlji, kao što je to slučaj sa teleskopom Event Horizon (EHT)“, kaže Freek Roelofs, kandidat za doktora znanosti na Sveučilištu Radboud i vodeći autor članka. "U svemiru možete vršiti promatranje na višim radio frekvencijama jer su frekvencije sa Zemlje filtrirane iz atmosfere. Udaljenosti između teleskopa u svemiru također su veća. To nam omogućuje da napravimo veliki korak naprijed. Mogli bismo slikati s razlučivošću koja je više od pet puta veća od one koja je moguća s EHT-om. "
Tim je stvorio simulirane slike crnih rupa koje predstavljaju ono što bi EHI mogao vidjeti.
Oštrije slike crne rupe dovest će do boljih informacija koje bi mogle biti detaljnije testirane Einsteinove teorije opće relativnosti. "Činjenica da se sateliti kreću oko Zemlje donosi znatne prednosti", kaže profesor radio astronomije Heino Falcke. "S njima možete približiti savršene slike da biste vidjeli prave detalje crnih rupa. Ako se pojave mala odstupanja od Einsteinove teorije, trebali bismo ih moći vidjeti. "
Daljnji testovi Einsteinove teorije opće relativnosti jedan su od glavnih ciljeva EHI-a. U razmjeni e-pošte s Space Magazine, vodeći autor Freek Roelofs objasnio je to ovako: „Einsteinova teorija opće relativnosti predviđa točno koju veličinu i oblik treba imati crni otvor. Alternativne teorije gravitacije predviđaju različite veličine i oblike, ali razlika između predviđanja i opće relativnosti uglavnom je manja od 10%. Dakle, da bismo mogli razlikovati opću relativnost i ostale teorije gravitacije, potrebne su nam slike visoke rezolucije koje možemo dobiti samo iz opažanja zasnovanih na svemiru. "
Da, postoje i druge teorije gravitacije. Iako svaki put kad znanstvenici budu u mogućnosti testirati Einsteinov TGR dokazima je u prilog teorija, još uvijek postoje neka nervirajuća pitanja. U svijetu znanosti postoji više alternativnih teorija gravitacije i uglavnom su vezane za naša neodgovorena pitanja oko crnih rupa, tamne materije i tamne energije.
Postoje desetine alternativnih teorija gravitacije, a većina se nije dobro slagala sa dokazima. Ali oni postoje jer ako se jedan od ovih eksperimenata osmišljenih za testiranje Einsteinovog TGR-a dokaže kao lažan, moramo imati još jednu teoriju.
"S EHT-om, tvrdi diskovi s podacima prevoze se do centra za obradu zrakoplovom. To, naravno, nije moguće u svemiru. "
Volodymyr Kudriashov, istraživač u Radboud Radio Lab i ESA / ESTEC.
Postoji li puno izazova ako se EHI ikad dogodi. Pomoću EHT-a svaki opservatorij sprema svoje podatke na tvrdi disk koji se dostavlja u centar za obradu podataka. Svi podaci iz svakog područja kombiniraju se pomoću atomskog sata za iznimnu preciznost. Ali kako će to raditi u svemiru?
"S EHT-om, tvrdi diskovi s podacima prevoze se do centra za obradu zrakoplovom. To, naravno, nije moguće u svemiru ", rekao je Volodimir Kudrijašov, istraživač Radboud Radio Lab-a koji također radi u ESA / ESTEC. Prema radu, laserska veza mogla bi se koristiti za slanje podataka na Zemlju na obradu. Za to, kažu, već postoji presedan, a planirane buduće svemirske misije još će više poboljšati lasersku komunikaciju.
Drugi je izazov precizan položaj i brzina satelita potrebna za stvaranje oštrih slika. "Koncept zahtijeva da morate biti u mogućnosti odrediti položaj i brzinu satelita vrlo precizno", rekao je Kudriashov. "Ali mi stvarno vjerujemo da je projekt izvediv."
EHI bi djelovao u suradnji s EHT-om kao svojevrsnim hibridnim interferometrom, kombinirajući podatke svih zemaljskih opservatorija s podacima iz orbitalnih opservatorija. Najbolje od oba svijeta.
"Korištenje ovakvog hibrida moglo bi pružiti mogućnost stvaranja pokretnih slika crne rupe, a vi biste mogli primijetiti još više i slabije izvore", rekao je Falcke.
Izvori:
- Priopćenje za javnost: Teleskopi u svemiru za još oštrije slike crnih rupa
- Istraživački rad: Simulacije snimanja horizonta događaja Strijelca A * iz svemira
- Televizor za horizonte događaja
