Event Horizon Telescope, zestaw ośmiu naziemnych radioteleskopów w skali planety, powstałych w wyniku międzynarodowej współpracy, uchwycił ten obraz supermasywnej czarnej dziury i jej cienia, który znajduje się w centrum galaktyki M87.
(Zdjęcie: © Współpraca EHT)
The Event Horizon Telescope projekt nie spoczywa na laurach.
W kwietniu 2019 r. Współpraca EHT ujawniła pierwszy w historii obraz czarnej dziury, który schwytał giganta w sercu galaktyki M87. Projekt działał przez ten czas od dwóch dekad, ale odsłonięcie nie było punktem kulminacyjnym ani kulminacyjnym. To raczej punkt zwrotny, otwarcie okna na jeszcze bardziej ekscytujące odkrycia, twierdzili członkowie zespołu.
„Będziemy spoglądać wstecz za 20 lat - wiesz, wszyscy będziemy gdzieś pić drinki parasolowe - i myślę, że rozpoznamy obraz M87 jako początek”, Shep Doeleman, dyrektor założyciel EHT astronom z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) w Massachusetts powiedział dziennikarzom 10 kwietnia podczas webcastu z okazji rocznicy odsłonięcia zdjęcia.
„To naprawdę będzie dopiero początek” - dodał Doeleman. „Myślę, że odkrycie będzie kontynuowane”.
Wielkie ambicje czarnej dziury
Następna wielka chwila może obejmować supermasywność naszej Drogi Mlecznej czarna dziura, który jest znany jako Strzelec A * lub w skrócie Sgr A *. Zespół EHT obserwował Sgr A *, ale nie był jeszcze w stanie wygenerować obrazu z danych.
Fotografowanie czarnej dziury jest o wiele bardziej zaangażowane niż tylko wskazywanie i strzelanie. EHT łączy dane z ośmiu radioteleskopów na całym świecie, które są połączone, tworząc wirtualny megaskop wielkości Ziemi. Zespół opracowuje algorytmy, aby zrozumieć wszystkie te informacje, integrując je w celu wygenerowania obrazu przedstawiającego czarną dziurę horyzont zdarzeń - „punkt bez powrotu”, za którym nic, nawet światło, nie może uciec. (Fotografowanie wnętrza czarnej dziury jest niemożliwe, chyba że sam tam jesteś, co nie jest zalecane).
Taka praca jest żmudna i czasochłonna; na przykład dane M87, które umożliwiły zeszłoroczny obraz, zostały zebrane w 2017 r. A Sgr A * jest wciąż trudniejszym celem, mimo że jest znacznie bliżej nas (26 000 lat świetlnych w porównaniu do 55 milionów lat świetlnych dla M87). Sgr A.
„Jednym z wyzwań dla Strzelca A * jest to, że ewoluuje tak szybko w ciągu wieczoru” - powiedział Doeleman. „Opracowujemy więc nowe algorytmy, które mogą to rozwiązać, aby dodać zmienność czasową do modelowania. To zajmuje tylko więcej czasu”.
Dodanie Sgr A * do albumu fotograficznego ma wysoki priorytet dla członków zespołu EHT, po części dlatego, że chcą zobaczyć obiekt tak inny niż Supermasywna czarna dziura M87. Ale ambicje projektu na tym się nie kończą. Współpraca planuje podwoić liczbę składowych teleskopów EHT, tworząc „następną generację EHT”, która przeniesie odkrycie na wyższy poziom.
Zmodyfikowany megaskop „zapewni nam jeszcze ostrzejsze widoki i pozwoli nam nakręcić pierwsze filmy z czarnymi dziurami” - powiedział Doeleman.
EHT nowej generacji zapewni naukowcom jeszcze więcej czarnych dziur. Może nawet umożliwić zespołowi zbliżenie się do „pierścienia fotonowego” czarnej dziury, dziwnej struktury, która wydaje się zawierać nieskończoną, pełną informacji sekwencję podgrup. Takie dogłębne obserwacje „pozwoliłyby na ultraprecyzyjne testy teorii Einsteina, a nawet na ekstrakcję spinu” - powiedział Doeleman.
To naprawdę byłaby wielka sprawa. „Supermasywne czarne dziury są obiektami elementarnymi opisywanymi tylko ich rozmiarem i rotacją”, powiedział członek zespołu EHT Michael Johnson, również z CfA, podczas wydarzenia 10 kwietnia. Obserwacje EHT już teraz pozwalają naukowcom na przybijanie masy, więc również spin może pozwolić naukowcom naprawdę zdobyć towary na tych żujących światło potworach.
Doeleman i Johnson stwierdzili, że EHT nowej generacji zapewni również inne korzyści. Na przykład, ulepszone partnerstwo powinno pozwolić współpracy na lepsze zrozumienie dżetów czarnych dziur, wiązek cząstek, które wybuchają behemoty z niemal prędkością światła.
Współpraca już zapewniła fundusze z amerykańskiej National Science Foundation, aby uruchomić grę EHT nowej generacji. Jak mówi Doeleman, celem jest wdrożenie ostatecznego projektu w ciągu trzech lub czterech lat i przygotowanie go do końca dekady. (Nawiasem mówiąc, nowe anteny nie są jedynym sposobem na zwiększenie EHT. Rozdzielczość można również poprawić, obserwując cele o wielu częstotliwościach elektromagnetycznych, powiedzieli Doeleman i Johnson).
EHT może po tym uzyskać kolejny impuls. Zwiększenie zasięgu megaskopu w kosmos znacznie zwiększyłoby jego zdolność rozdzielczą, a zespół szuka sposobów, aby to zrobić. Współpraca bada możliwość włączenia już istniejących zasobów kosmicznych, a także wznoszenia nowych, dedykowanych misji, powiedział Johnson.
Dodanie nawet jednego instrumentu na orbicie geosynchronicznej, ponad 22 000 mil (35 400 kilometrów) nad naszą planetą, zrobiłoby różnicę. „A potem, oczywiście, kiedy już się wydostaniesz Księżyc - myślę, że tak naprawdę powinniśmy patrzeć na zupełnie nową naukę ”- powiedział Johnson Space Space.com w zeszłym miesiącu, kiedy zespół EHT ogłosił wyniki fotonu z pierścieniem. (Odległość ta byłaby około 10 razy większa; księżyc znajduje się średnio 238 855 mil, czyli 384,400 km od Ziemi).
Guz na drodze
Pandemia koronawirusa spowodowała, że droga do przyszłych odkryć EHT jest trudniejsza niż zwykle: Kampania obserwacyjna 2020 została odwołana ponieważ kilka uczestniczących zakresów zostało wyłączonych ze względów bezpieczeństwa i higieny. (Projekt zbiera dane tylko raz w roku, w oknie w marcu i kwietniu, kiedy pogoda jest dobra we wszystkich swoich szeroko rozpowszechnionych miejscach obserwacji).
Anulowanie było właściwym posunięciem, powiedział Doeleman. Ale było to „bolesne” - dodał, zwłaszcza że tegoroczne obserwacje obejmowałyby po raz pierwszy wkład instrumentów z Grenlandii, Arizony i Alp Francuskich. Kampania 2020 obejmowałaby zatem rozszerzony, mocniejszy EHT o 11 zakresach.
Jednak zespół nadal może przeprowadzić wiele analiz danych i zacząć kłaść podwaliny pod przyszłoroczne obserwacje, podkreślił Doeleman. Tak więc duchy badaczy są dalekie od zepsucia.
„W całej współpracy nie ma już tonu rozpaczy; myślę, że cierpimy w pewnym sensie” - powiedział Johnson.
„Rozwiązanie czarnej dziury zostało opracowane przez Karla Schwarzschilda w okopach podczas I wojny światowej”, powiedział, odnosząc się do niemieckiego fizyka, który wymyślił pierwsze dokładne rozwiązanie Ogólne równania względności Einsteina. „Zatem nauka trwa i myślę, że odgrywa ważną rolę nawet w obliczu tych wyzwań”.
- Ta ogromna czarna dziura wiruje z połową prędkości światła!
- Zespół Event Horizon Telescope wygrywa nagrodę za przełom 3 miliony dolarów za imponujące zdjęcia czarnej dziury
- 8 zaskakujących tajemnic astronomii
