Prima noastră imagine cu o gaură neagră a fost un moment imens pentru știință. Așa vom învăța și mai multe despre aceste comportamente ciudate, care încalcă regulile.
Acum, un grup de astronomi de la Universitatea Radboud din orașul Nijmegen, Olanda, împreună cu Agenția Spațială Europeană și alți parteneri, dezvoltă un plan pentru a obține imagini mult mai clare cu găurile negre.
Prima imagine a telescopului Horizon Event (EHT) a unei prime găuri negre a fost un triumf științific și o fază de cooperare, inginerie și tehnologie. Aruncați și curiozitatea înnăscută a speciei noastre despre natură. Este un amestec puternic și eficient.
Dar, imaginea era cam încețoșată, nu-i așa? Este încă un triumf și din aceasta vor rezulta multe cercetări și lucrări noi. Dar ar putea fi și mai bine?
Grupul de oameni de știință are un plan de lansare a radiotelescoapelor în spațiu pentru a obține imagini mai clare ale găurilor negre. Au publicat o lucrare în jurnalul Astronomie și Astrofizică în care sunt detaliate planurile. Scopul lor final? Pentru a testa din nou teoria lui Einstein a relativității generale.
„Teoria relativității generale a lui Einstein prevede exact ce mărime și formă ar trebui să aibă o umbră de gaură neagră.”
Freek Roelofs, Autor principal, Universitatea Radboud.
EHT este un grup de radiotelescoape din întreaga lume care funcționează împreună. Ei lucrează pe principiul interferometriei. Împreună, „scopurile acționează ca un fel de telescop virtual de dimensiunea Pământului. Așa am obținut un telescop suficient de mare pentru a vedea o gaură neagră. Dar EHT este împiedicat de același lucru ca și alte telescoape terestre: atmosfera Pământului.
Atmosfera Pământului poate crea o mulțime de probleme pentru astronomi. Telescoapele trebuie să se adapteze cumva la atmosferă pentru a aduna imagini cu obiecte la distanțe mari. De aceea, telescoapele sunt construite în locații speciale: în mod ideal în medii aride la o altitudine mare.
Radiotelescopurile EHT se află în locații de mare altitudine de pe glob. Sunt în Alpi, în Sierra Nevada, în Atacama și în Hawaii. Dar încă sunt limitate de atmosfera Pământului. Iar această atmosferă împiedică undele radio de înaltă frecvență să ajungă la „scopuri”.
„În spațiu, puteți face observații la frecvențe radio mai mari, deoarece frecvențele de pe Pământ sunt filtrate de atmosferă.”
Freek Roelofs, Autor principal, Universitatea Radboud.
Există un alt factor limitativ pentru eficacitatea EHT: dimensiunea Pământului. Pe Pământ nu putem folosi decât interferometrie pentru a lega scopuri nu mai mult decât „lățimea” Pământului. Deci orice telescop virtual este limitat de dimensiunea planetei noastre însăși.
Autorii lucrării au o soluție atât la problema atmosferei, cât și la dimensiunea Pământului. Puneți telescoape radio în loc.
Ei numesc proiectul propus Event Horizon Imager (EHI) și spun că poate produce imagini cu găuri negre de cinci ori mai ascuțite decât EHT. Ideea este de a pune pe orbită doi sau trei sateliți care să acționeze ca observatoare radio. Acolo, aceștia ar fi feriți de ambele limitări ale EHT.
„Există o mulțime de avantaje în utilizarea sateliților în locul telescoapelor radio permanente pe Pământ, la fel ca în cazul evenimentului Orizont Telescop (EHT)”, spune Freek Roelofs, candidat la doctorat la Universitatea Radboud și autorul principal al articolului. „În spațiu, puteți face observații la frecvențe radio mai mari, deoarece frecvențele de pe Pământ sunt filtrate de atmosferă. Distanțele dintre telescoape în spațiu sunt de asemenea mai mari. Acest lucru ne permite să facem un mare pas înainte. Am putea să facem imagini cu o rezoluție de peste cinci ori mai mare decât este posibil cu EHT. "
Echipa a creat imagini simulate cu găuri negre care reprezintă ceea ce EHI ar putea vedea.
Imaginile mai clare ale unei găuri negre vor conduce la informații mai bune care ar putea fi utilizate pentru a testa teoria Einstein a relativității generale în detaliu. „Faptul că sateliții se deplasează pe Pământ face avantaje considerabile”, spune profesorul radio astronomie Heino Falcke. „Cu ele, puteți lua imagini perfecte pentru a vedea detaliile reale ale găurilor negre. Dacă apar mici abateri de la teoria lui Einstein, ar trebui să le putem vedea. ”
Alte teste ale teoriei relativității generale a lui Einstein sunt unul dintre obiectivele principale ale EHI. Într-un schimb de e-mailuri cu Space Magazine, autorul principal Freek Roelofs a explicat-o astfel: „Teoria relativității generale a lui Einstein prevede exact ce mărime și formă ar trebui să aibă o umbră a găurii negre. Teoriile alternative ale gravitației prezic dimensiuni și forme diferite, dar diferența cu predicția de la relativitatea generală este, în general, mai mică de 10%. Deci, pentru a putea distinge între relativitatea generală și alte teorii ale gravitației, avem nevoie de imagini de înaltă rezoluție pe care le putem obține doar din observațiile bazate pe spațiu. ”
Da, există și alte teorii ale gravitației. Chiar dacă de fiecare dată când oamenii de știință sunt capabili să testeze TGR-ul lui Einstein, dovezile susțin teoria, există totuși câteva întrebări necurate. Există mai multe teorii alternative ale gravitației în lumea științei și sunt în mare parte legate de întrebările noastre fără răspuns despre găurile negre, materia întunecată și energia întunecată.
Există zeci de teorii alternative ale gravitației și majoritatea nu s-au arătat bine împotriva dovezilor. Dar există, deoarece dacă unul dintre aceste experimente concepute pentru a testa TGR-ul lui Einstein se dovedește fals, trebuie să avem o altă teorie cu care să lucrăm.
„Cu EHT, hard disk-urile cu date sunt transportate la centrul de procesare cu avionul. Desigur, acest lucru nu este posibil în spațiu. "
Volodymyr Kudriashov, cercetător la Radboud Radio Laborator și ESA / ESTEC.
Există o mulțime de provocări pentru a rezolva dacă va ieși vreodată EHI. Cu EHT, fiecare observator își salvează datele pe un hard disk care este livrat unui centru de procesare a datelor. Toate datele din fiecare domeniu de aplicare sunt combinate folosind un ceas atomic pentru o precizie extremă. Dar cum va funcționa asta în spațiu?
„Cu EHT, hard disk-urile cu date sunt transportate la centrul de procesare cu avionul. Desigur, acest lucru nu este posibil în spațiu ", a declarat Volodymyr Kudriashov, cercetător la Radboud Radio Lab care lucrează și la ESA / ESTEC. Potrivit lucrării, o legătură cu laser ar putea fi utilizată pentru a trimite datele pe Pământ pentru procesare. Există deja un precedent pentru asta, spun ei, iar viitoarele misiuni spațiale planificate vor perfecționa comunicările cu laser și mai departe.
O altă provocare este poziția și viteza precisă a sateliților necesari pentru a produce imagini ascuțite. „Conceptul necesită să fiți capabili să aflați foarte exact poziția și viteza sateliților”, a spus Kudriashov. „Dar credem cu adevărat că proiectul este posibil.”
EHI ar funcționa împreună cu EHT ca un fel de interferometru hibrid, combinând datele de la toate observatoarele terestre cu datele de la observatoarele orbitale. Cea mai bună din ambele lumi.
„Folosirea unui hibrid de genul acesta poate oferi posibilitatea creării de imagini în mișcare ale unei găuri negre și s-ar putea să fii în măsură să observi și mai multe surse și mai slabe”, a spus Falcke.
Surse:
- Comunicat de presă: Telescoape în spațiu pentru imagini și mai clare ale găurilor negre
- Lucrare de cercetare: Simulări ale imagisticii orizontului evenimentului din Săgetătorul A * din spațiu
- Telescop Orizont Eveniment
