Náš první obrázek černé díry byl obrovským okamžikem pro vědu. Takto se dozvíme ještě více o těchto podivných, porušujících pravidlech.
Nyní skupina astronomů z Radboud University ve městě Nijmegen v Nizozemsku společně s Evropskou kosmickou agenturou a dalšími partnery připravuje plán, jak získat mnohem ostřejší obrázky černých děr.
První obrázek černé díry Horizon Telescope (EHT) byl vědeckým triumfem a činem spolupráce, inženýrství a technologie. Házejte také vrozenou zvědavost našeho druhu na přírodu. Je to mocný, efektivní mix.
Ale obrázek byl jaksi rozmazaný, že? Je to stále triumf a z toho vyplyne spousta výzkumu a nových dokumentů. Ale mohlo by to být ještě lepší?
Skupina vědců má plán na vypuštění rádiových dalekohledů do vesmíru, aby získal jasnější představu o černých dírách. Publikovali článek v časopise Astronomy and Astrophysics, který podrobně popisoval jejich plány. Jejich konečný cíl? Znovu vyzkoušet Einsteinovu teorii obecné relativity.
"Einsteinova teorie obecné relativity předpovídá přesně, jakou velikost a tvar by měl mít stín černé díry."
Freek Roelofs, hlavní autor, Radboud University.
EHT je skupina rádiových dalekohledů po celém světě, které fungují ve vzájemném vztahu. Pracují na principu interferometrie. Společně se ‘rozsahy chovají jako druh virtuálního dalekohledu velikosti Země. Tak jsme dostali dalekohled dostatečně velký, abychom viděli černou díru. EHT však brání to samé jako jiné pozemské dalekohledy: zemská atmosféra.
Atmosféra Země může astronomům způsobit mnoho problémů. Dalekohledy se musí nějak přizpůsobit atmosféře, aby shromažďovaly obrázky objektů na velké vzdálenosti. Proto jsou dalekohledy postaveny na zvláštních místech: ideálně ve vyprahlém prostředí ve vysoké nadmořské výšce.
Rádiové dalekohledy EHT jsou na celém světě ve výškách. Jsou v Alpách, v pohoří Sierra Nevada, v Atacamě a na Havaji. Ale jsou stále omezeny zemskou atmosférou. A tato atmosféra zabraňuje vysokofrekvenčním rádiovým vlnám dosáhnout ‘rozsahů.
"Ve vesmíru můžete provádět pozorování na vyšších rádiových frekvencích, protože frekvence ze Země jsou odfiltrovány atmosférou."
Freek Roelofs, hlavní autor, Radboud University.
Existuje další omezující faktor pro účinnost EHT: velikost Země. Na Zemi můžeme použít interferometrii pouze k propojení rozsahů ne dále od sebe, než je „šířka“ Země. Takže jakýkoli virtuální dalekohled je omezen velikostí samotné naší planety.
Autoři článku mají řešení jak problému atmosféry, tak problému velikosti Země. Umístěte radioteleskopy na místo.
Nazývají svůj navrhovaný projekt Event Horizon Imager (EHI) a říkají, že dokáže vytvořit snímky černých děr pětkrát ostřejší než EHT. Cílem je umístit na oběžné dráze dva nebo tři satelity, které by fungovaly jako rádiové observatoře. Tam by byli osvobozeni od obou omezení EHT.
"Existuje mnoho výhod při používání satelitů místo stálých radioteleskopů na Zemi, jako je tomu u Event Horizon Telescope (EHT)," říká Freek Roelofs, PhD kandidát na Radboud University a hlavní autor článku. "Ve vesmíru můžete provádět pozorování na vyšších rádiových frekvencích, protože frekvence ze Země jsou odfiltrovány atmosférou." Vzdálenosti mezi dalekohledy ve vesmíru jsou také větší. To nám umožňuje udělat velký krok vpřed. Byli bychom schopni fotografovat s rozlišením více než pětkrát, než je možné u EHT. “
Tým vytvořil simulované obrazy černých děr, které představují to, co by EHI mohl vidět.
Ostřejší obrázky černé díry povedou k lepším informacím, které by mohly být použity k podrobnějšímu testování Einsteinovy teorie obecné relativity. "Skutečnost, že se satelity pohybují kolem Země, přináší značné výhody," říká profesor rozhlasové astronomie Heino Falcke. "S nimi můžete pořídit téměř dokonalé obrázky a zobrazit skutečné detaily černých děr." Pokud dojde k malým odchylkám od Einsteinovy teorie, měli bychom být schopni je vidět. “
Další testy Einsteinovy teorie obecné relativity jsou jedním z hlavních cílů EHI. V e-mailové výměně s časopisem Space Magazine to hlavní autor Freek Roelofs vysvětlil takto: „Einsteinova teorie obecné relativity předpovídá přesně, jakou velikost a tvar by měl mít stín černé díry. Alternativní teorie gravitace předpovídají různé velikosti a tvary, ale rozdíl oproti predikci obecné relativity je obecně menší než 10%. Abychom mohli rozlišovat mezi obecnou relativitou a jinými teoriemi gravitace, potřebujeme obrazy s vysokým rozlišením, které můžeme získat pouze z pozorování založených na vesmíru. “
Ano, existují i jiné teorie gravitace. I když pokaždé, když jsou vědci schopni testovat Einsteinovu TGR, důkazy podporují teorii, stále existují některé otřesné otázky. Ve vědeckém světě existuje mnoho alternativních teorií gravitace a většinou jsou spojeny s našimi nezodpovězenými otázkami kolem černých děr, temné hmoty a temné energie.
Existují desítky alternativních teorií gravitace a většina z nich se proti důkazům nedařilo. Existují však, protože pokud jeden z těchto experimentů navržených k testování Einsteinovy TGR prokáže, že je to falešné, musíme mít jinou teorii, se kterou musíme pracovat.
„U EHT jsou pevné disky s daty transportovány letadlem do zpracovatelského centra. To samozřejmě není možné ve vesmíru. “
Volodymyr Kudriashov, výzkumný pracovník v Radboud Radio Lab a ESA / ESTEC.
Pokud EHI někdy přijde, je třeba vyřešit spoustu úkolů. S EHT každá observatoř ukládá svá data na pevný disk, který je doručen do centra pro zpracování dat. Všechna data z každého rozsahu jsou kombinována pomocí atomových hodin pro extrémní přesnost. Ale jak to bude fungovat ve vesmíru?
„U EHT jsou pevné disky s daty transportovány letadlem do zpracovatelského centra. Ve vesmíru to samozřejmě není možné, “řekl Volodymyr Kudriashov, výzkumný pracovník v Radboud Radio Lab, který také pracuje v ESA / ESTEC. Podle článku by laserové spojení mohlo být použito k odeslání dat na Zemi ke zpracování. Říkají to již precedens a plánované budoucí vesmírné mise ještě více zdokonalí laserovou komunikaci.
Další výzvou je přesná poloha a rychlost satelitů potřebných k vytvoření ostrých obrazů. "Koncept vyžaduje, abyste si byli schopni přesně určit polohu a rychlost satelitů," řekl Kudriashov. "Ale opravdu věříme, že projekt je proveditelný."
EHI by pracoval ve spojení s EHT jako jakýsi hybridní interferometr, který by kombinoval data ze všech pozemských observatoří s daty z orbitálních observatoří. Nejlepší z obou světů.
"Použití hybridu, jako je tento, by mohlo poskytnout možnost vytváření pohyblivých obrazů černé díry a možná byste mohli pozorovat ještě více a také slabší zdroje," řekl Falcke.
Zdroje:
- Tisková zpráva: Teleskopy v prostoru pro ještě ostřejší zobrazení černých děr
- Výzkumná kniha: Simulace zobrazování horizontu událostí Střelce A * z vesmíru
- Teleskop událostí Horizon
