Ensimmäinen kuva mustasta aukosta oli valtava hetki tieteelle. Näin opimme vielä enemmän näistä outoista, sääntöjä rikkovista behemotteista.
Nyt ryhmä tähtitieteilijöitä Nijmegenin kaupungin Alankomaissa sijaitsevasta Radboud-yliopistosta kehittää yhdessä Euroopan avaruusjärjestön ja muiden kumppaneiden kanssa suunnitelman saada paljon terävämpiä kuvia mustista reikistä.
Event Horizon Teleskoopin (EHT) ensimmäinen kuva mustasta aukosta oli tieteellinen voitto ja yhteistyön, tekniikan ja tekniikan tunnusmerkki. Heitä myös lajien luontainen uteliaisuus luontoon. Se on tehokas, tehokas sekoitus.
Mutta kuva oli epäselvä, eikö niin? Se on edelleen voitto, ja siitä syntyy paljon tutkimusta ja uusia papereita. Mutta voisiko se olla vielä parempi?
Tutkijaryhmällä on suunnitelma radioteleskooppien laukaisemiseksi avaruuteen, jotta saadaan selkeämpi kuva mustista reikistä. He ovat julkaissut Astronomy and Astrophysics -lehdessä suunnitelmansa. Heidän lopputavoite? Testaa uudelleen Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian teoria.
"Einsteinin teoreettisessa suhteellisuusteoriassa ennustetaan tarkalleen, minkä koon ja muodon mustan aukon varjolla tulisi olla."
Freek Roelofs, pääkirjailija, Radboud University.
EHT on ryhmä radioteleskooppeja ympäri maailmaa, jotka toimivat yhdessä. He työskentelevät interferometrian periaatteen mukaisesti. Yhdessä 'laajuudet toimivat kuin eräänlainen maapallon kokoinen virtuaalinen kaukoputki. Näin saamme kaukoputken, joka on tarpeeksi suuri nähdäksesi mustan aukon. Mutta EHT: tä haittaa sama asia kuin muut maanpäälliset kaukoputket: Maan ilmapiiri.
Maan ilmapiiri voi aiheuttaa paljon ongelmia tähtitieteilijöille. Kaukoputkien on sopeuduttava jotenkin ilmakehään kerätäksesi kuvia suurista etäisyyksistä sijaitsevia esineitä. Siksi kaukoputket on rakennettu erityisiin paikkoihin: ihanteellisesti kuivissa ympäristöissä korkealla.
EHT: n radioteleskoopit sijaitsevat korkeissa paikoissa ympäri maailmaa. He ovat Alpeilla, Sierra Nevadassa, Atacamassa ja Havaijilla. Mutta maan ilmapiiri rajoittaa niitä edelleen. Ja tuo ilmapiiri estää korkeimman taajuuden radioaaltoja pääsemästä "laajuuteen".
"Avaruudessa voit tehdä havaintoja korkeammilla radiotaajuuksilla, koska ilmakehän suodattaa maapallon taajuudet."
Freek Roelofs, pääkirjailija, Radboud University.
EHT: n tehokkuudelle on toinen rajoittava tekijä: maan koko. Maapallolla voimme käyttää interferometriaa vain alueiden yhdistämiseen, jotka eivät ole kauempana kuin maan "leveys". Joten mitä tahansa virtuaalista kaukoputkea rajoittaa itse planeettamme koko.
Lehden kirjoittajilla on ratkaisu sekä ilmakehän ongelmaan että maapallon kokoongelmaan. Aseta radioteleskoopit paikoilleen.
He kutsuvat ehdotettua hankettaan Event Horizon Imager -sovellukseksi (EHI) ja sanovat, että se voi tuottaa mustien reikien kuvia viisi kertaa terävämpiä kuin EHT. Ajatuksena on laittaa kaksi tai kolme satelliittia kiertoradalle, joka toimisi radion observatorioina. Siellä he olisivat vapaita molemmista EHT: n rajoituksista.
"Satelliittien käyttämiseen pysyvien radioteleskooppien sijasta on paljon etuja maan päällä, kuten Event Horizon Telescope (EHT)", sanoo Radboudin yliopiston tohtorikoulutettava ehdokas Freek Roelofs ja artikkelin pääkirjailija. ”Avaruudessa voit tehdä havaintoja korkeammilla radiotaajuuksilla, koska ilmakehä suodattaa Maan taajuudet. Avaruudessa sijaitsevien kaukoputkien välimatkat ovat myös suurempia. Tämän avulla voimme ottaa suuren askeleen eteenpäin. Pystymme ottamaan kuvia resoluutiolla yli viisi kertaa, mikä on mahdollista EHT: n avulla. ”
Ryhmä loi simuloituja kuvia mustista reikistä, jotka edustavat sitä, mitä EHI näkee.
Terävämmät kuvat mustasta aukosta johtavat parempaan tietoon, jota voitaisiin käyttää Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian testaamiseen yksityiskohtaisemmin. "Se, että satelliitit liikkuvat maapallon ympäri, tuo huomattavia etuja", radioastronomian professori Heino Falcke sanoo. ”Niiden avulla voit ottaa melkein täydellisiä kuvia nähdäksesi mustien reikien todelliset yksityiskohdat. Jos tapahtuu pieniä poikkeamia Einsteinin teoriasta, meidän pitäisi voida nähdä ne. "
Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian lisätestit ovat yksi EHI: n päätavoitteista. Space Exchange -lehden kanssa vaihtamassa johtavaa kirjailija Freek Roelofs selitti sen tällä tavalla: ”Einsteinin teoria yleissuhteellisuudesta ennustaa tarkalleen, minkä kokoisen ja muodollisen mustan aukon varjon tulisi olla. Vaihtoehtoiset painovoimateoriat ennustavat erilaisia kokoja ja muotoja, mutta ero ennusteen kanssa suhteellisuudesta suhteessa on yleensä pienempi kuin noin 10%. Joten voidaksemme erottaa yleinen suhteellisuusteoria ja muut painovoiman teoriat, tarvitsemme korkearesoluutioisia kuvia, jotka voimme saada vain avaruuspohjaisista havainnoista. "
Kyllä, on myös muita painovoiman teorioita. Vaikka joka kerta, kun tutkijat pystyvät testaamaan Einsteinin TGR: n, todisteet tukevat teoriaa, on silti joitain niggeviä kysymyksiä. Tiedemaailmassa on useita vaihtoehtoisia painovoiman teorioita, ja ne ovat pääosin sidoksissa vastaamattomiin kysymyksiimme mustien reikien, tumman aineen ja tumman energian ympärillä.
Vaihtoehtoisia painovoiman teorioita on kymmeniä, ja suurin osa niistä ei ole vastannut hyvin todisteita vastaan. Mutta niitä on, koska jos jokin näistä Einsteinin TGR: n testaamiseen tarkoitetuista kokeista osoittautuu vääriksi, meillä on oltava toinen teoria, jonka kanssa työskennellä.
”EHT: n avulla tiedot kiintolevyt kuljetetaan käsittelykeskukseen lentokoneella. Se ei tietenkään ole mahdollista avaruudessa. "
Volodymyr Kudriashov, tutkija Radboud Radio Labissa ja ESA / ESTEC.
EHI: n toteuttamisessa on paljon haasteita. EHT: n avulla kukin observatorio tallentaa tietonsa kiintolevylle, joka toimitetaan tietojenkäsittelykeskukseen. Kaikki kunkin laajuuden tiedot yhdistetään käyttämällä atomikelloa äärimmäisen tarkkuuden saavuttamiseksi. Mutta miten se toimii avaruudessa?
”EHT: n avulla tiedot kiintolevyt kuljetetaan käsittelykeskukseen lentokoneella. Se ei tietenkään ole mahdollista avaruudessa ”, kertoi Volodymyr Kudriashov, Radboud Radio Labin tutkija, joka työskentelee myös ESA / ESTEC: ssä. Lehden mukaan laserlinkkiä voitaisiin käyttää tietojen lähettämiseen Maahan prosessoitavaksi. Heille on jo olemassa ennakkotapaus, ja suunnitellut tulevat avaruusoperaatiot parantavat laserviestintää entisestään.
Toinen haaste on terävien kuvien tuottamiseen tarvittavien satelliittien tarkka sijainti ja nopeudet. "Konsepti vaatii, että sinun on pystyttävä selvittämään satelliittien sijainti ja nopeus erittäin tarkasti", Kudriashov sanoi. "Mutta uskomme todella, että projekti on toteutettavissa."
EHI toimisi yhdessä EHT: n kanssa eräänlaisena hybridi-interferometrinä, joka yhdistää kaikkien maanpäällisten observatorioiden tiedot kiertoradan observatorioiden tiedoista. Ihanneratkaisu.
"Tällaisen hybridin käyttö voisi tarjota mahdollisuuden luoda liikkuvia kuvia mustasta aukosta, ja saatat pystyä tarkkailemaan entistä enemmän ja myös heikompia lähteitä", Falcke sanoi.
Lähteet:
- Lehdistötiedote: Teleskoopit avaruudessa, jotta mustat aukot saadaan entistä terävämmäksi
- Tutkimuspaperi: Jousimiehen A * tapahtumahorisontin kuvaamisen simulaatiot avaruudesta
- Tapahtumahorizon-teleskooppi
