Хоризонт телескоп за догађаје: камера величине црне рупе величине земље

Телескоп Јужног пола један је од објеката који су се окупили широм света како би створили виртуелни телескоп Хоризон Евент који је циљао две црне рупе. (Кредит за слику: Петер Рејцек, Национална научна фондација)

Евент Хоризон Телесцопе Цоллаборатион је мултинационални истраживачки пројекат који приказује црне рупе. Сарадња године објавио прву слику црне рупе високе резолуције-ону у срцу галаксије Мессиер 87- 10. априла 2019 .

Слика је значајна јер је прва такве врсте, али и зато што су величина и облик 'сенке' црне рупе у складу са предвиђањима из Ајнштајнове теорије опште релативности.

'Имали смо посредне доказе о [црним рупама]', рекао је Фериал Озел, астрофизичар из Универзитет у Аризони . „До сада можемо рећи:„ Да, то је оно што теорија предвиђа. ““ Озел води групу за моделирање и анализу пројекта и дио је њеног научног вијећа.

Сарадња се ослања на широк спектар стручности и укључује преко 200 научника и инжењера који раде са телескопима широм света. Организација телескопа Евент Хоризон укључује радне групе посвећене инструментацији; прикупљање и обрада података; Анализа података; „коришћење науке близу хоризонта“; „искориштавање науке изван хоризонта“; и производа и публикација. А унутар сваке од ових широких категорија налазе се и даље специјализоване групе.

Тест опште релативности

Алберт Ајнштајн је предвидео постојање и понашање црних рупа пре више од једног века као део своје теорије опште релативности. Црне рупе су екстремне концентрације масе са гравитационим ефектом који захвата материју, па чак и хвата светлост. 'Хоризонт догађаја' имена телескопа Хоризон догађаја односи се на замишљену границу са које никакво светло или друго зрачење не може да избегне привлачење црне рупе. Поред хоризонта догађаја, који се фокусира на светлост, општа релативност предвиђа тачку без повратка за материју око црне рупе.

У извесном смислу, телескоп Евент Хоризон не може да фотографише црне рупе, али може да прикупи информације о свему што емитује зрачење око црних рупа. Стога ће слике црних рупа бити силуете које не приказују директно црну рупу, већ њени ефекти на светлост и материју око ње.

Научници који су радили са телескопом Евент Хоризон тражили су да виде колико ће слика црне рупе Мессиер 87 одговарати предвиђањима. 'Величина и облик сјене -' црне рупе ' - оно су што смо очекивали од опће релативности', рекао је Озел за Спаце.цом. Односно, био је отприлике кружне и очекиване величине за предмет те масе.

Даља запажања ће тестирати та предвиђања, иако Озел сумња да би основни изглед сјене црне рупе требао остати предвидљив, чак и из различитих углова или у различито вријеме.

Ова фотографија је прва историјска слика супермасивне црне рупе која је икада снимљена. Приказује сенку црне рупе чудовишта унутар удаљене галаксије М87.

Ова фотографија је прва историјска слика супермасивне црне рупе која је икада снимљена. Приказује сенку црне рупе чудовишта унутар удаљене галаксије М87.(Кредит за слику: ЕХТ Цоллаборатион)

Телескоп величине планете

Резолуција радио слике је ограничена величином телескопа који прима сигнал. Из тог разлога, научници су изградили антене у групама, или низовима, како би повећали њихову функционалну величину. Подаци са више телескопа у низу могу се комбиновати као да долазе из једне веће посуде.

Иако су црне рупе изузетно масивне, оне су такође компактне и веома удаљене од Земље. На пример, црна рупа Мессиер 87 удаљена је око 55 милиона светлосних година-толико удаљена да је за снимање слике високе резолуције потребно више телескопских локација широм света. Сваки телескоп може видети мали део црне рупе. Заједно, они формирају виртуелни телескоп величине света.

Године 2017., када су прикупљени подаци за почетну слику Мессиер 87, телескоп Евент Хоризон укључивао је телескоп или низове телескопа са осам локација око света , укључујући Хаваје и Јужни пол. Од тада су се још три телескопа придружила сарадњи, повећавајући податке које пројекат може прикупити.

'Жељели бисмо наставити додавати још телескопа у низ како би се вјерност онога што радимо стално побољшавала', рекао је Озел.

Свако место телескопа снима електромагнетно зрачење које је временски кодирано атомским сатовима. Ова запажања се затим комбинују коришћењем интерферометрије са дугим почетним стањем, или ВЛБИ, што је техника за синхронизацију и интеграцију више извора радио података. Сложени прорачуни узимају у обзир критичне детаље попут кретања и ротације Земље.

Подаци су спојени у слику коју је Озел упоредио са обрадом фотографија ноћног вида. Ако црна рупа има превише материје која кружи око ње, она такође може заклонити поглед, али неке од тих потешкоћа могу се избјећи, пажљивим одабиром таласне дужине зрачења коју телескопи прикупљају, објаснио је Озел.

'То је паметно решење, али захтева много технологије, људске моћи и логистике', рекла је она.

Огроман подухват, настављен

Пројекат који је у току наставиће да прикупља податке са радио телескопа, производи слике и упоређује их са моделима. Телескоп Евент Хоризон такође је циљао црну рупу у центру галаксије Млечни пут, Стрелац А* (изговара се 'Стрелац А-звезда').

Стрелац А* је око 4 милиона пута масивнији од нашег Сунца. Црна рупа Мессиер 87 је много већа, са око 6,5 милијарди соларних маса, али њена удаљеност је огромна, што значи да је зрачењу требало 55 милиона година да стигне до телескопа пројекта. Озел је нагласио да опсег пројекта и даље захтијева разнолику стручност и много сарадника за развој технологије, прикупљање података и њихову анализу.

Додатна средства: