Międzynarodowe konsorcjum Event Horizon Telescope (EHT), którego celem jest uchwycenie pierwszych zdjęć krawędzi czarnych dziur, opublikowało swoje pierwsze wyniki dzisiaj (10 kwietnia). Sekret sukcesu projektu polega na tym, jak łączy anteny radiowe na całym świecie, aby stworzyć wirtualny teleskop o wielkości Ziemi.
Czarne dziury mają przyciągania grawitacyjne tak silne, że przekraczały progi znane jako ich horyzonty wydarzeńnic nie może uciec, nawet światło. Mimo że oznacza to, że czarne dziury wydają się po prostu czarne, badacze nadal starają się zrobić najlepsze zdjęcia otoczenia obiektów, które mogą świecić światłem. Te obrazy mogą ujawnić tajemnice dotyczące tajemniczej struktury czarnych dziur i ich wpływu na otoczenie.
EHT ma na celu zobrazowanie supermasywne czarne dziury miliony do miliardów razy więcej niż masa Słońca. Na przykład, czarna dziura Strzelec A *, w centrum Drogi Mlecznej, ma masę około 4,3 miliona razy większą niż nasze Słońce, podczas gdy czarna dziura w sercu galaktyki M87, którą teraz opublikowała, wynosi około 6 miliardów mas Słońca.
EHT szuka cienia lub sylwetki na jasnym tle - konturach horyzontu zdarzeń. Chociaż cień Strzelca A * ma średnicę około 30 razy większą niż Słońce, ta czarna dziura znajduje się około 26 000 lat świetlnych od Ziemi, a zatem z naszej perspektywy cień ma mniej więcej taki sam rozmiar, jak pomarańczowy księżyc. Czarna dziura w sercu M87 znajduje się około 2000 razy dalej od Ziemi niż Strzelec A * i dlatego jest jeszcze trudniejszy do zobaczenia (choć jest znacznie większy).
Co więcej, cienie czarnej dziury są bardzo słabe, jeśli chodzi o emitowanie sygnałów radiowych będących przedmiotem zainteresowania EHT. Przechwycenie wystarczającej ilości energii z Strzelca A *, aby zapalić 1-watową żarówkę na 1 sekundę, zajęłoby jednej z anten projektu około 250 milionów lat.
Aby zobrazować te czarne dziury, EHT ma radioteleskopy na całym świecie, od Stanów Zjednoczonych, Meksyku, Chile po Biegun Południowy, obserwując jednocześnie te same cele. Gromadząc dane zgodnie i łącząc je ze sobą, sieć ta może działać jak pojedynczy duży teleskop, który, miejmy nadzieję, ma wystarczającą moc powiększania, aby wykryć nawet odległe, słabe obiekty.
W 2017 r. Projekt obejmował osiem obserwatoriów radiowych, a do 2020 roku dołączą kolejne trzy. „Mając tyle obserwatoriów, jak to możliwe, możesz poprawić obraz” - powiedział Space Avi Loeb, kierownik astronomii na Uniwersytecie Harvarda. com. (Loeb nie jest członkiem zespołu EHT.)
Aby upewnić się, że teleskopy radiowe działają synchronicznie, każdy z nich stempluje swoje dane za pomocą zegarów atomowych, które wystrzeliwują maser (laser mikrofalowy) w gazowy wodór. Atomy w tym gazie kołyszą się z precyzyjną częstotliwością, podobnie jak wahadła w zegarkach dziadka. Zegary atomowe zależne od tych maserów wodorowych są wyjątkowo stabilne, tracąc tylko około 1 sekundy na 100 milionów lat.
Naukowcy od dawna mieli sieci wielu teleskopów, które działają jak pojedyncze duże teleskopy, technika znana jako bardzo długa interferometria wyjściowa. Jednak kluczowym wyzwaniem przy opracowaniu EHT było działanie fal radiowych o stosunkowo wysokiej częstotliwości potrzebnych do zobrazowania tych czarnych dziur.
„Szybkość rejestrowania danych za pomocą Event Horizon Telescope jest co najmniej o rząd wielkości szybsza niż stara bardzo długa interferometria bazowa, ale przy nowoczesnych komputerach stało się to możliwe” - powiedział Loeb.
Jednak największymi wyzwaniami, z którymi musiał zmierzyć się teleskop Event Horizon, mogły nie być techniczne, ale społeczne.
„Powiedziałbym, że największym osiągnięciem tego projektu jest koordynacja różnych obserwatoriów w różnych krajach na całym świecie” - powiedział Loeb. „Astronomowie są dość konkurencyjni, a przekonanie setek z nich do współpracy i ustalenia, kto jest liderem, dlaczego ta osoba powinna być liderem i jak wszyscy powinni zdobyć uznanie, jest sporym wyzwaniem”.
- Quiz Black Hole: Jak dobrze znasz najdziwniejsze stworzenia natury?
- Astronomowie po raz pierwszy zaglądają do czarnej dziury za pomocą Event Horizon Telescope
- Ta ogromna czarna dziura wiruje z połową prędkości światła!
