Astronomowie zaaranżowali teleskopy radiowe na całym świecie w wirtualnej kamerze wielkości Ziemi, aby przeprowadzić nowy odważny eksperyment, próbując uzyskać pierwszy w historii obraz czarnej dziury. Współpraca teleskopu jest ustawiona na opublikujcie w tym tygodniu duże ogłoszenie wyników, a członkowie opisali również swoje podejście do badań podczas marcowego przemówienia.
Czarne dziury to ekstremalne osnowy w czasoprzestrzeni, które są tak silne, że ich ogromna grawitacja nawet nie pozwala na ucieczkę światła, gdy wystarczająco się zbliży.
Ideą astronomów jest sfotografuj okrągłą nieprzezroczystą sylwetkę czarnej dziury obsada na jasnym tle. Krawędź cienia jest horyzontem zdarzeń, punktem bez powrotu czarnej dziury. Obraz jest wart tysiąca słów, a fotografia czarnej dziury byłaby ważnym narzędziem do zrozumienia astrofizyki, kosmologii i roli czarnych dziur we wszechświecie.
Gdyby astronauta położył pomarańczę na powierzchni Księżyca, owoce cytrusowe byłyby bardzo trudne do zobaczenia z Ziemi. Czarne dziury są równie trudne do wykrycia, powiedział Sheperd Doeleman, dyrektor projektu ambitnego nowego projektu o nazwie Event Horizon Telescope.
Doeleman podzielił się tą anegdotą z publicznością podczas panelu na festiwalu South by Southwest (SXSW) w Austin w Teksasie w zeszłym miesiącu. Doeleman i współpracownicy Sera Markoff, Peter Galison i Dimitrios Psaltis przedstawili, jak działa projekt podczas wydarzenia SXSW, „EHT: Planetarny wysiłek sfotografowania czarnej dziury."
Czarne dziury są masywnymi strukturami w porównaniu z planetami i ludźmi. Ale to, co wydaje się nam duże, to w skali galaktycznej malutkie maleństwo. Fotografowanie horyzontu zdarzeń czarnej dziury było więc skomplikowane.
„Jeden z celów EHT stanowi około 10 procent wielkości naszego Układu Słonecznego”, powiedziała podczas panelu Sera Markoff, astrofizyk z Uniwersytetu w Amsterdamie. Nazywa się supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej Strzelec A *, jest mniej więcej wielkości orbity Merkurego, dodał Doeleman.
Gdyby statek kosmiczny mógł wysunąć astronomów z Drogi Mlecznej, która według Markoffa jest około 50 miliardów razy większa niż Strzelec A *, wówczas wykrycie tej czarnej dziury wśród miliardów innych gwiazd i planet w galaktyce byłoby dość trudne.
Aby obserwować supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki Drogi Mlecznej lub zobaczyć inny cel projektu - supermasywną czarną dziurę w rdzeniu supergiantowej galaktyki eliptycznej Messier 87 - zespół EHT musiał zmienić Ziemię w wirtualny teleskop Platforma. Wynika to z faktu, że zdolność teleskopu do przetwarzania obrazów jest ograniczona do wielkości jego anteny, a dzięki zastosowaniu szeregu instrumentów na całym świecie zespół skutecznie rozbija antenę i rozprasza elementy na całym świecie, tworząc jedno wielkie oko.
Obserwatoriami radioteleskopów zaangażowanymi w obserwacje EHT w 2017 r. Były ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array w Chile; APEX (Atacama Pathfinder Experiment) w Chile; IRAM 30m (Institut de RadioAstronomie Millimétrique) w Hiszpanii; LMT (Large Millimeter Telescope) w Meksyku; SMT (Submillimeter Telescope) w Arizonie; JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) na Hawajach; SMA (SubMillimeter Array) na Hawajach; i SPT (South Pole Telescope) na Antarktydzie.
Skoordynowane obserwacje przeprowadzono również w pasmach rentgenowskich i gamma.
Strzelec A * jest uśpiony, co oznacza, że nie zużywa aktywnie wielu pobliskich gwiazd i gazu, uwalniając promieniowanie. Aktywna czarna dziura czai się w Messier 87. Aby zobaczyć supermasywną czarną dziurę w sąsiedztwie i tę, która gniecie się dalej, teleskopy muszą obserwować „cały zakres widma elektromagnetycznego, od radia aż po promienie gamma”, powiedział Markoff.
Czy Einstein w 100% miał rację?
Według Psaltis, astronoma i fizyka z University of Arizona, trzon projektu stanowi 200 naukowców, którzy chcą odpowiedzieć na dwa pytania. Pierwsza polega na tym, czy możliwe jest sfotografowanie czarnej dziury. Ale drugą ważną kwestią, o którą pytają, jest to, czy Einstein miał 100% racji co do zachowania czarnych dziur.
„Einstein powiedział nam 100 lat temu, jaki dokładnie powinien być rozmiar i kształt cienia [czarnej dziury]. Gdybyśmy mogli położyć linijkę na tym cieniu, moglibyśmy przetestować teorię Einsteina dotyczącą granicy czarnej dziury” Powiedział Doeleman.
Zespół chciał również zbudować modele opisujące czarne dziury w różnych okolicznościach, które następnie zostaną porównane z obserwacjami EHT.
W pracy opisanej w SXSW zespół użył procesorów graficznych (GPU), takich jak te używane w twoich ulubionych konsolach do gier lub komputerze, do modelowania wszystkich hipotetycznych odmian środowiska czarnej dziury. Wyprodukowali setki gigabajtów danych woluminu 3D, aby modelować możliwości. Psaltis powiedział, że fotony, plazma, gaz i pola magnetyczne są opisane w prognozie czarnej dziury.
Po ich otrzymaniu zespół może porównać obraz cienia czarnej dziury z różnymi scenariuszami przetwarzanymi przez procesory graficzne, aby wykonać najbardziej realistyczną symulację zachowania czarnej dziury, w oparciu o nasze obecne rozumienie fizyki.
„To, co mógłby nam zrobić obraz czarnej dziury, gdybyśmy mogli go zdobyć, to wziąć coś, co jest najbardziej ekstremalne, najdziwniejsze przewidywanie ogólnej teorii względności, jedno z wielkich osiągnięć ludzkiego umysłu, [i] połączyć to z najbardziej zaawansowaną elektroniką przy współpracy na skalę planetarną z najbardziej zaawansowanymi statystykami [i] nowymi technikami obrazowania ”, powiedział podczas panelu Galison, profesor na Uniwersytecie Harvarda. „To tak, jakby zrobić nowy aparat z nowym rodzajem filmu, nowym rodzajem obiektywu, łącząc go z innymi aparatami naraz, a jeśli to by się mogło zdarzyć, gdybyśmy mogli wejść i zobaczyć tuż nad horyzontem . ”
Galison dodał, że pierwsze zdjęcie czarnej dziury udowodni ponad cieniem wątpliwości - zamierzonym słowem - że te gigantyczne, potężne i nieuchwytne struktury istnieją.
- Tajemniczy podmuch krowy w kosmosie może ujawnić narodziny czarnej dziury
- Ta symulacja Trippy pokazuje, jak błyszczą czarne dziury przed zderzeniem
- Rzadko widywana Gobbles Star o średniej masie czarnej dziury
