Az első képünk egy fekete lyukról óriási pillanat volt a tudomány számára. Így tudunk még többet megtudni ezekről a furcsa, szabálysértő behemótokról.
Most egy csillagászok egy csoportja a Hollandiában, Nijmegenben található Radboud Egyetemen, az Európai Űrügynökséggel és más partnerekkel együtt dolgoznak ki egy tervet, hogy sokkal élesebb képet kapjanak a fekete lyukakról.
Az Event Horizon Telescope (EHT) első képe egy fekete lyukról tudományos diadal volt, valamint az együttműködés, a mérnöki és a technológiai jellegzetesség. Dobja el a fajunk veleszületett kíváncsiságát a természet iránt is. Ez egy erős, hatékony keverék.
De a kép homályos volt, nem? Ez még mindig diadal, és sok kutatás és új cikk eredményez majd belőle. De lehet még jobb?
A tudósok egy csoportja tervezi a rádióteleszkópok űrbe juttatását, hogy tisztább képet kapjanak a fekete lyukakról. Közzétették a tervüket az Astronomy and Astrophysics folyóiratban. Végső célja? Ismét kipróbálni Einstein általános relativitáselméletét.
"Einstein általános relativitáselmélete pontosan megjósolja, hogy milyen méretű és alakú legyen a fekete lyuk árnyékának."
Freek Roelofs, vezető szerző, Radboud Egyetem.
Az EHT a világ minden tájáról rádióteleszkópok csoportja, amely egymással együtt működik. Az interferometria elvén működnek. Együtt a 'hatókörök úgy működnek, mint egyfajta virtuális távcső a Föld méreténél. Így van egy olyan nagy távcsőünk, hogy egy fekete lyuk látható legyen. De az EHT-t gátolja ugyanaz, mint más földi távcsövek: a Föld légköre.
A Föld légköre sok problémát okozhat a csillagászok számára. A távcsöveknek valamilyen módon alkalmazkodniuk kell a légkörhöz, hogy nagy távolságokról képeket gyűjtsenek a tárgyakról. Ezért vannak a távcsövek speciális helyekre építve: ideális esetben száraz környezetben, nagy magasságban.
Az EHT rádióteleszkópjai nagy tengerszint feletti magasságban vannak a világ minden tájáról. Az Alpokban, a Sierra Nevada-ban, Atacama-ban és Hawaii-ban vannak. De továbbra is korlátozza őket a Föld légköre. És ez a légkör megakadályozza, hogy a legmagasabb frekvenciájú rádióhullámok elérjék a hatókört.
"Az űrben megfigyeléseket végezhet magasabb rádiófrekvencián, mivel a Földről származó frekvenciákat a légkör szűrte ki."
Freek Roelofs, vezető szerző, Radboud Egyetem.
Az EHT hatékonyságára egy másik korlátozó tényező is van: a Föld mérete. A Földön csak az interferometriát használhatjuk a hatókörök összekapcsolására, csak a Föld „szélességén”. Tehát minden virtuális távcsövet maga bolygónk mérete korlátozott.
A cikk szerzői megoldást találnak mind a légköri problémára, mind a Föld méretére. Helyezze a rádióteleszkópokat a helyére.
A javasolt projektet Event Horizon Imager-nek (EHI) hívják, és azt mondják, hogy ez ötször élesebb fekete lyukak képeit képes előállítani, mint az EHT. Az ötlet az, hogy két vagy három műholdat tegyünk pályára, amely rádiómegfigyelőként működne. Kint mentesek lennének az EHT mindkét korlátozásától.
„Sok előnye van annak, hogy a műholdak állandó rádióteleszkópok helyett a Földön használhatók, mint az Event Horizon Telescope (EHT) esetében is” - mondja Freek Roelofs, a Radboud Egyetem doktori jelöltje és a cikk vezető szerzője. „Az űrben megfigyeléseket végezhet magasabb rádiófrekvencián, mivel a Földről származó frekvenciákat a légkör szűrte ki. A távcsövek közötti távolság az űrben is nagyobb. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy nagy előrelépést tegyünk. Képesek vagyunk olyan képeket készíteni, amelyek felbontása több mint ötszörös, az EHT-vel lehetséges. ”
A csapat szimulált képeket készített a fekete lyukakról, amelyek azt mutatják, amit az EHI láthat.
A fekete lyuk élesebb képei jobb információkat eredményeznek, amelyek felhasználhatók az Einstein általános relativitáselméletének részletesebb tesztelésére. „Az a tény, hogy a műholdak a Föld körül mozognak, jelentős előnyökkel jár” - mondja Heino Falcke rádiócsillagászati professzor. „Velük tökéletes képet készíthet, hogy megnézze a fekete lyukak valós részleteit. Ha kismértékben eltérnek Einstein elméletétől, akkor látnunk kell őket. ”
Az EHI egyik fő célja Einstein általános relativitáselméletének további tesztelése. A Space Magazine-lal folytatott e-mailen a vezető szerző, Freek Roelofs így magyarázta: „Einstein általános relativitáselmélete pontosan megjósolja, hogy milyen méretű és alakú legyen a fekete lyuk árnyékának. Az alternatív gravitációs elméletek eltérő méretű és alakú előrejelzést adnak, de a különbség az általános relativitáselméleti viszonyokhoz viszonyítva általában körülbelül 10% -nál kisebb. Tehát ahhoz, hogy megkülönböztessük az általános relativitáselméletet és a gravitáció más elméleteit, nagy felbontású képekre van szükségünk, amelyeket csak az űr alapú megfigyelésekből szerezhetünk be. ”
Igen, vannak más gravitációs elméletek is. Annak ellenére, hogy minden alkalommal, amikor a tudósok képesek tesztelni Einstein TGR-jét, a bizonyítékok alátámasztják az elméletet, még mindig vannak nigggel kérdések. A tudományos világban többféle alternatív gravitációs elmélet létezik, és ezek többnyire a fekete lyukak, a sötét anyag és a sötét energia körüli megválaszolatlan kérdéseinkkel vannak kötve.
Több tucat alternatív gravitációs elmélet létezik, és ezek többsége nem bántalmazta jól a bizonyítékokat. De léteznek, mert ha az Einstein TGR-jének tesztelésére szánt kísérletek egyike hamisnak bizonyul, akkor egy másik elmélettel kell dolgoznunk.
„Az EHT-vel az adatokkal rendelkező merevlemez-meghajtókat repülőgéppel szállítják a feldolgozó központba. Ez az űrben természetesen nem lehetséges. "
Volodymyr Kudriashov, a Radboud Radio Lab és az ESA / ESTEC kutatója.
Nagyon sok kihívásnak kell kitűznie, ha az EHI megvalósul. Az EHT-vel minden obszervatórium adatát egy merevlemezre menti, amelyet egy adatfeldolgozó központba szállítanak. Az egyes hatókörök összes adatát egy atomi óra segítségével kombinálják a rendkívüli pontosság érdekében. De hogyan fog ez működni az űrben?
„Az EHT-vel az adatokkal rendelkező merevlemez-meghajtókat repülőgéppel szállítják a feldolgozó központba. Ez az űrben természetesen nem lehetséges ”- mondta Volodymyr Kudriashov, a Radboud Radio Lab kutatója, aki szintén az ESA / ESTEC-nél dolgozik. A cikk szerint lézerkapcsolatot lehetne használni az adatok Földre továbbításához feldolgozásra. Azt mondják, hogy már létezik precedens, és a tervezett jövőbeli űrmissziók még tovább finomítják a lézerkommunikációt.
Egy másik kihívás az éles képek elkészítéséhez szükséges műholdak pontos elhelyezkedése és sebessége. "A koncepció megköveteli, hogy képesnek kell lennie arra, hogy nagyon pontosan megbizonyosodjon a műholdak helyzetéről és sebességéről" - mondta Kudriaszov. "De valóban úgy gondoljuk, hogy a projekt megvalósítható."
Az EHI az EHT-vel együtt működne, mint egyfajta hibrid interferométer, amely a földi csillagvizsgálók összes adatait ötvözi az orbitális csillagvizsgálók adataival. A két világ legjobbja.
"Egy ilyen hibrid használata lehetővé tenné a fekete lyuk mozgóképeinek létrehozását, és valószínűleg még több és gyengébb forrást is megfigyelhet" - mondta Falcke.
Forrás:
- Sajtóközlemény: Teleszkópok az űrben a fekete lyukak még élesebb képeinek készítéséhez
- Kutatási cikk: A Nyilas A * eseményhorizontjának az űrből történő leképezésének szimulációi
- Esemény Horizon távcső
