Телескопът Event Horizon (EHT) добави още обсерватории към глобалната радиотелескопска мрежа, а първата снимка на черната дупка на нашата галактика може да бъде получена за по-малко от година.
"В началото на следващата пролет, Event Horizon ще възпроизведе образа на черна дупка в центъра на Млечния път", каза Авери Е. Бродерик, асистент по физика и астрономия в Университета на Ватерло, по време на презентация на Института "Периметър" на конференция за конвергенция на 23 юни 2015 г.
Бродерик, който също е учител в този институт, сподели някои от невероятните възможности да изследва временното пространство около супермасивна черна дупка в центъра на Млечния път, наречен Стрелец * (или Стрелец А *), така че ЕТХ ще се съсредоточи върху проучване на силната гравитация.
"Има само две места във Вселената, където можете да изследвате силната гравитация на големи, много големи и около компактни обекти", добави той.
Позовавайки се на изучаването на общата теория на относителността от Алберт Айнщайн, който го формулира преди 100 години - от началото на картите, създадени от моряците, Бродерик казва, че има много „чудовища“ в неизследваните дълбочини на пространството, едното от които е гравитационните условия около черната дупка. Но тази теория може да се промени за първи път в историята на човечеството.
Разделителна способност на ъгъла на хоризонта на събития
EHT се състои от много радио обсерватории по света. С много дългата базова интерферометрия (свръхдълго-базова интерферометър или VLBI) технология, много независими радиоантени, разделени от стотици или хиляди мили, могат да бъдат използвани заедно, за да се създаде "виртуален" телескоп с диаметъра на нашата планета. Възможностите на най-мощните оптични телескопи на планетата са силно ограничени при наблюдението дори на най-масивните обекти, познати във Вселената. А черните дупки са изключително компактни и се появяват като малки прашинки в небето. По време на своята дейност, супермасивните черни дупки, както е известно, съществуват в ядрата на повечето галактики, могат да ги засенчат и да генерират огромни области на експлозивни релативистични газове в междугалактическото пространство. Те могат също така да окажат силно въздействие върху еволюцията на галактиките, така че наблюдението на тези гравитационни "хипопотами" е една от най-важните цели на съвременната астрофизика.
За да наблюдавате Стрелец A * през Horizon на събития, се изисква изключително малка ъглова разделителна способност. С този телескоп тези цифри се оценяват на 50 дъгови секунди (микро μas) в диаметър. Една от най-мощните оптични инфрачервени обсерватории на планетата (два телескопа Keck на върха Мауна Кеа на Хавайските острови) може да има ъглова разделителна способност до 20000 μas. Планирано е тридесетметров телескоп (TMT) да може да осигури показатели на 7000 μas. Въпреки че тези резолюции са невероятни за оптичната астрономия, тези ресурси не са достатъчни за пълноценни изследвания в тази област, добави Бродерик.
След приключване на подготовката за проекта, EHT ще работи с резолюция от 10 μа, като тези показатели са много добри за решаване на проблема. Тези характеристики предполагат някои интригуващи възможности не само за получаване на първия образ на черна дупка, но и за тестване на общата теория на относителността на Айнщайн и те също ще помогнат да се вдигне завесата на физиката отвъд общата теория на относителността.
"Това не е бъдещ експеримент, това се случва сега", каза Бродерик, като посочи, че "прототипът" на EHT вече има 9 години трудов стаж. Но наблюденията на Стрелец A * досега идват само от три секции на радиоантенните EHT и тези данни са твърде оскъдни, за да се създаде ясна представа за „пръстена“ на черната дупка. Тези наблюдения обаче дават сериозен принос за разбирането на характеристиките на черната дупка, помагайки на физиците-теоретици да познаят какво е Стрелец А *, но много въпроси остават без отговор. Дори по отношение на черната дупка в центъра на Млечния път има сериозни несигурности по отношение на разбирането на геометрията и динамиката на района.
"Класическата" теория на черната дупка включва точка без връщане - област, където гравитационната деформация е толкова голяма, че дори светлината не може да избегне гравитационното привличане на черна дупка, наречена хоризонт на събитията. Има и акреционен диск, където материалът пада върху областите около хоризонта на събитието, това е поколението на високите енергии. Но ние наистина не знаем какво е акреционен диск - голям, малък, тънък или дебел. Ние също не знаем дали този диск е под ъгъл спрямо гърба на черната дупка (астрофизиците са сигурни, че Стрелец A * е въртяща се черна дупка). Може би някой от нашите черни дупки също е диск? В момента морфологията на структурите около черна дупка остава загадка.
Тази тайна се явява като един вид "екзистенциална криза" за EHT - предупреждава Бродерик.
"Името на телескопа Event Horizon Telescope далеч не е случайно, то е дадено да провери за наличието на хоризонт на събитията в черна дупка, ако тази теория бъде опровергана, телескопът ще бъде преименуван", добави той, „за щастие, EHT намери най-доброто доказателство за днес, това е вярно, и съществуват хоризонти на събитията. "
Стрелец А * трептене, трептене
В момента, с изключение на малко вероятния обрат на физиката, има хоризонт на събитията и физиците са успели да стеснят концепцията за това как ще изглежда - малък набор от променливи и настоящи модели, и това е в съответствие с данните, които започват да идват от EHT.
"Не съм сигурен дали съм доволен или съм депресиран, надявах се, че ще намерим някои неочаквани неща сега, въпреки че всичко е наред", пошегува се Бродерик. Въпреки че EHT вече дава резултати и се надява скоро да получат първите снимки на Стрелец А *, те са високи, все още има дълъг път и проблемите за преодоляване.
Един от проблемите, посочен от Бродерик, е проблем за всички наземни обсерватории. Когато погледът преминава през атмосферата, виждаме блещукането на звездите. Това трептене е причинено от много атмосферни влияния, включително турбулентност в горната атмосфера и влага. Когато се наблюдава свръхмасивна черна дупка, подобен ефект се появява в центъра на нашата Галактика - Стрелец А * също “трепти”.
Когато звездите и междузвездната плазма преминават между нас и Sgr. *, Могат да се появят сцинтилации в получения сигнал, създавайки малки аномалии, които трябва да бъдат коригирани незабавно. След няколко години, когато EHT провежда пълномащабни операции, неговите изследвания ще бъдат от решаващо значение за разбирането на това, което движи акреционния поток около черната дупка. Но ако сцинтилационните ефекти не бъдат взети под внимание, тогава такова явление като магнитохидродинамична турбуленция в близост до черна дупка може да стане твърде дифузно за изследване.
Подобно на наземни обсерватории, които имат лазери в горните слоеве на атмосферата за измерване на количеството турбулентност и настройка чрез адаптивна оптика, EHT ще приеме адаптивна оптична схема (но без лазери), за да премахне този ефект, когато анализира резултатите.
Томография на пространството
Може би най-благоприятното използване на EHT е да се проучат огнища на SGR. *. Известно е, че те се генерират периодично там.
Веднъж на ден няколко обсерватории наблюдаваха изясняване на емисиите от Sgr. * и това явление също променя структурата на емитираната област. Тази светкавица се интерпретира като „гореща точка“ в потока на акреция близо до хоризонта на събитието. Когато EHT е напълно функциониращ, той ще може да следи тези горещи точки, проследявайки техния произход и разглеждайки процеса на тяхното намаляване. Астрономите също се надяват да използват горещи точки като индикатор, за да очертаят структурата на временното пространство в тази силна гравитационна среда. "Това отваря вратата към възможността за временна томография в пространството - тези петна се движат, те възникват в различни области на временното пространство", каза Бродерик. "И начина, по който се случва веднъж на ден, можете да видите доста от тези проблясъци."
Колко дълбоко не бихме проучили неизвестното в този уникален гравитационен регион и смятаме, че имаме доста добра платформа в теорията на динамиката на черната дупка, но искам да мисля, че ЕТХ би могъл да намери нещо ново и вероятно екзотично. за една изключително непредсказуема, най-близката, супермасивна черна дупка.
"Бих искал да мисля, че веднага щом получим образа, ще видим, че тя ще изглежда като версията на началото на 21-ви век - бледосиня точка, може би с по-зловещи нотки ... Има чудовища, които се крият в тъмнина ”- това заключение направи Бродерик.
