Naša prva slika črne luknje je bila ogromen trenutek za znanost. Tako bomo izvedeli še več o teh čudnih, prebijajočih se pravilih.
Zdaj skupina astronomov z univerze Radboud v mestu Nijmegen na Nizozemskem skupaj z Evropsko vesoljsko agencijo in drugimi partnerji pripravlja načrt za veliko ostrejše slike črnih lukenj.
Prva slika s črne luknje (Horizon Telescope - Horizon Telescope) je bila znanstvena zmaga in podvig sodelovanja, inženiringa in tehnologije. Vrzi tudi prirojeno radovednost naših vrst. To je močna, učinkovita kombinacija.
Vendar je bila slika nekako zamegljena, kajne? To je še vedno zmaga in iz tega bo nastalo veliko raziskav in novih prispevkov. A bi bilo lahko še bolje?
Skupina znanstvenikov ima načrt za lansiranje radijskih teleskopov v vesolje, da bi dobili jasnejše slike črnih lukenj. V reviji Astronomy in Astrophysics so objavili članek, v katerem so podrobno opisali njihove načrte. Njihov končni cilj? Še enkrat preizkusiti Einsteinovo teorijo splošne relativnosti.
"Einsteinova teorija splošne relativnosti predvideva natančno velikost in obliko črne luknje."
Freek Roelofs, vodilni avtor, univerza Radboud.
EHT je skupina radijskih teleskopov po vsem svetu, ki delujejo skupaj. Delujejo na principu interferometrije. Skupaj 'območja delovanja delujejo kot nekakšen virtualni teleskop velikosti Zemlje. Tako imamo teleskop dovolj velik, da vidimo črno luknjo. Toda EHT ovira ista stvar kot drugi prizemni teleskopi: Zemljina atmosfera.
Zemljino ozračje lahko povzroči veliko težav astronomom. Teleskopi se morajo nekako prilagoditi ozračju, da zbirajo slike predmetov na velikih razdaljah. Zato so teleskopi vgrajeni na posebnih lokacijah: v idealnih razmerah v sušnih okoljih na visoki nadmorski višini.
Radijski teleskopi EHT so na višinskih lokacijah po vsem svetu. So v Alpah, Sierra Nevadi, Atacami in na Havajih. Vendar so še vedno omejeni z Zemljino atmosfero. In to vzdušje preprečuje, da bi najvišji frekvenčni radijski valovi dosegli 'dosege.
"V vesolju lahko opazujete višje radijske frekvence, saj frekvence z Zemlje filtrirajo atmosfera."
Freek Roelofs, vodilni avtor, univerza Radboud.
Za učinkovitost EHT obstaja še en omejujoč dejavnik: velikost Zemlje. Na Zemlji lahko uporabimo samo interferometrijo za povezavo meril, ki niso bolj oddaljene od "širine" Zemlje. Torej je vsak virtualni teleskop omejen z velikostjo našega planeta samega.
Avtorji prispevka rešujejo problem ozračja in problem velikosti Zemlje. Postavite radijske teleskope na svoje mesto.
Predlagani projekt imenujejo Event Horizon Imager (EHI) in pravijo, da lahko ustvari slike črnih lukenj petkrat ostrejši od EHT. Ideja je postaviti dva ali tri satelite v orbito, ki bi delovali kot radijski opazovalci. Zunaj ne bi imeli omejitev EHT.
"Veliko prednosti je uporaba satelitov namesto stalnih radijskih teleskopov na Zemlji, kot pri telesnem teleskopu Event Horizon (EHT)," pravi Freek Roelofs, doktorski kandidat na univerzi Radboud in glavni avtor članka. "V vesolju lahko opazujete višje radijske frekvence, saj frekvence z Zemlje filtrirajo atmosfera. Večje so tudi razdalje med teleskopi v vesolju. To nam omogoča velik korak naprej. Slike bi lahko posneli z ločljivostjo več kot petkratno, kot je mogoče z EHT. "
Skupina je ustvarila simulirane slike črnih lukenj, ki predstavljajo tisto, kar bi EHI lahko videl.
Ostre slike črne luknje bodo privedle do boljših informacij, ki bi jih lahko uporabili za podrobnejši preizkus Einsteinove teorije splošne relativnosti. "Dejstvo, da se sateliti gibljejo okoli Zemlje, prinaša velike prednosti," pravi profesor za radio astronomijo Heino Falcke. »Z njimi si lahko ogledate popolne slike, da vidite resnične podrobnosti črnih lukenj. Če se pojavijo majhna odstopanja od Einsteinove teorije, bi jih morali videti. "
Nadaljnji testi Einsteinove teorije splošne relativnosti so eden glavnih ciljev EHI. Vodja avtorja Freek Roelofs je v izmenjavi e-pošte z Space Magazine to pojasnil tako: "Einsteinova teorija splošne relativnosti predvideva natančno velikost in obliko črne luknje. Nadomestne teorije gravitacije napovedujejo različne velikosti in oblike, vendar je razlika v napovedi od splošne relativnosti na splošno manjša od 10%. Torej, da lahko ločimo med splošno relativnostjo in drugimi teorijami gravitacije, potrebujemo slike visoke ločljivosti, ki jih lahko pridobimo le iz vesoljskih opazovanj. "
Da, obstajajo tudi druge teorije gravitacije. Čeprav vsakič, ko lahko znanstveniki preizkusijo Einsteinov TGR, dokazi podkrepijo teorijo, se še vedno pojavljajo nekatera vprašanja. V svetu znanosti obstaja več alternativnih teorij gravitacije, ki so večinoma vezane na naša neodgovorjena vprašanja o črnih luknjah, temni snovi in temni energiji.
Nadomestnih teorij gravitacije je na desetine in večina se jih ni dobro odrezala. Vendar obstajajo, ker če se nam bo eden od teh poskusov, namenjen preizkušanju Einsteinovega TGR, izkazal za napačnega, moramo imeti še eno teorijo, s katero bomo sodelovali.
»Z EHT se trdi diski s podatki z letalom prevažajo v procesno središče. To v vesolju seveda ni mogoče. "
Volodymyr Kudriashov, raziskovalec Radboud Radio Lab in ESA / ESTEC.
Če se bo EHI kdaj uresničil, je veliko izzivov. Vsak observatorij z EHT shrani svoje podatke na trdi disk, ki je dostavljen v center za obdelavo podatkov. Vsi podatki iz vsakega področja so združeni z atomsko uro za izjemno natančnost. Toda kako bo to delovalo v vesolju?
»Z EHT se trdi diski s podatki z letalom prevažajo v procesno središče. To v vesolju seveda ni mogoče, "je dejal Volodymyr Kudriashov, raziskovalec v Radboud Radio Lab, ki prav tako deluje pri ESA / ESTEC. Po navedbah prispevka bi lahko lasersko povezavo uporabili za pošiljanje podatkov na Zemljo v obdelavo. Kot pravijo, že obstaja precedens, načrtovane prihodnje vesoljske misije pa bodo lasersko komunikacijo še izboljšale.
Drugi izziv je natančen položaj in hitrosti satelitov, potrebnih za izdelavo ostrih slik. "Koncept zahteva, da morate biti sposobni natančno ugotoviti položaj in hitrost satelitov," je dejal Kudriashov. "A resnično verjamemo, da je projekt izvedljiv."
EHI bi deloval v povezavi z EHT kot nekakšen hibridni interferometer, ki bi združeval podatke iz vseh kopenskih opazovalnic s podatki iz orbitalnih opazovalnic. Najboljše iz obeh svetov.
"Uporaba takšnega hibrida bi lahko zagotovila možnost ustvarjanja gibljivih slik črne luknje in morda boste lahko opazovali še več in tudi šibkejše vire," je dejal Falcke.
Viri:
- Sporočilo za javnost: Teleskopi v vesolju za še bolj ostre slike črnih lukenj
- Raziskovalni članek: Simulacije slikanja dogodkovnega obzorja Strelca A * iz vesolja
- Teleskop daljin
