Международный консорциум Event Horizon Telescope (EHT), целью которого является получение первых изображений краев черных дыр, опубликовал свои первые результаты сегодня (10 апреля). Секрет успеха проекта заключается в том, как он связывает радио-тарелки по всему миру, чтобы создать виртуальный телескоп размером с Землю.
У черных дыр есть гравитационное притяжение, настолько мощное, что прошедшие пороги, известные как их горизонты событийничто не может убежать, даже свет. Хотя это означает, что черные дыры просто кажутся черными, исследователи по-прежнему стремятся получить лучшие фотографии окружения объектов, которые могут светиться светом. Эти изображения могут раскрыть секреты о таинственной структуре черных дыр и о том, как они влияют на окружающую среду.
EHT стремится к изображению сверхмассивные черные дыры от миллионов до миллиардов масс Солнца. Например, черная дыра Стрелец А * в центре Млечного Пути примерно в 4,3 миллиона раз больше массы нашего Солнца, в то время как черная дыра в центре галактики M87, которую она теперь выпустила, составляет около 6 миллиардов солнечных масс.
EHT охотится за тенью или силуэтом на ярком фоне - контуры горизонта событий. Хотя тень Стрельца А * примерно в 30 раз больше диаметра Солнца, эта черная дыра находится на расстоянии около 26 000 световых лет от Земли, и поэтому, с нашей точки зрения, тень примерно того же размера, что и оранжевый цвет на поверхности. Луна. Черная дыра в сердце M87 находится примерно в 2000 раз дальше от Земли, чем Стрелец А * и, следовательно, его еще труднее увидеть (хотя он намного больше).
Кроме того, тени черной дыры очень тусклы, когда речь идет об излучении радиосигналов, представляющих интерес для EHT. Для сбора достаточного количества энергии от Стрельца А * для освещения 1-ваттной лампочки в течение 1 секунды одной из антенн проекта потребуется около 250 миллионов лет.
Чтобы изобразить эти черные дыры, EHT имеет радиотелескопы по всему миру, от Соединенных Штатов до Мексики, от Чили до Южного полюса, одновременно наблюдая за теми же целями. Собирая данные в унисон и соединяя их вместе, эта сеть может действовать как один большой телескоп, который, как мы надеемся, обладает достаточной силой увеличения, чтобы обнаружить даже отдаленные, тусклые объекты.
В 2017 году проект включал в себя восемь радиообсерваторий, и ожидается, что к 2020 году к ним присоединятся еще три. «Имея как можно больше обсерваторий, вы сможете улучшить изображение», - сказал Ави Лоб, астрономический председатель Гарвардского университета, в интервью Space. ком. (Леб не является членом команды EHT.)
Чтобы убедиться, что радиотелескопы работают синхронно, каждый из них ставит свои метки времени с помощью атомных часов, которые излучают мазерный (микроволновый лазер) лучи на газообразном водороде. Атомы в этом газе колеблются с точной частотой, очень похоже на колеблющиеся маятники в дедушкиных часах. Атомные часы, которые зависят от этих водородных мазеров, чрезвычайно стабильны, теряя всего около 1 секунды каждые 100 миллионов лет.
Ученые уже давно имеют сети из нескольких телескопов, действующих как одиночные большие телескопыТехника, известная как очень длинная базовая интерферометрия. Однако основной проблемой при разработке EHT была работа с относительно высокочастотными радиоволнами, необходимыми для изображения этих черных дыр.
«Скорость, с которой данные записываются с помощью телескопа Event Horizon, по крайней мере, на порядок быстрее, чем старая очень длинная базовая интерферометрия, но с современными компьютерами это стало возможным», - сказал Леб.
Однако самые большие проблемы, с которыми столкнулся телескоп Event Horizon, могли быть не техническими, а социальными.
«Я бы сказал, что самым большим достижением этого проекта является возможность координации различных обсерваторий в разных странах мира», - сказал Леб. «Астрономы достаточно конкурентоспособны, и убедить сотни из них работать вместе и выяснить, кто является лидером, почему этот человек должен быть лидером и как они все должны получить кредит, довольно сложно».
- Викторина «Черная дыра»: насколько хорошо вы знаете самые странные творения природы?
- Астрономы впервые вглядываются в черную дыру с помощью телескопа горизонта событий
- Эта огромная черная дыра вращается на половине скорости света!
