Pasākuma Horizon teleskops (EHT) ir pievienojis vairāk novērošanas centru pasaules radio teleskopa tīklam, un pirmo galaktikas melnā cauruma pirmo attēlu var iegūt mazāk nekā gadu.
"Nākamajā pavasarī Event Horizon atveidos melnā cauruma attēlu Piena ceļa centrā," sacīja Vaterlo universitātes fizikas un astronomijas docente Avery E. Broderick, prezentējot Perimetra institūtu 2015. gada 23. jūnijā konferencē par konverģenci.
Broderiks, kurš ir arī šī institūta pasniedzējs, dalījās dažās prāta-pūšanas iespējām, lai izpētītu pagaidu telpu ap supermassīvo melno caurumu Piena ceļa centrā, ko sauc par Strēlnieks * (vai Strēlnieks A *), tāpēc EHT koncentrēsies uz spēcīgas gravitācijas izpēti.
"Visumā ir tikai divas vietas, kur jūs varat izpētīt spēcīgu gravitāciju uz liela, ļoti liela mēroga un ap kompaktiem objektiem," viņš piebilda.
Atsaucoties uz Alberta Einšteina vispārējās relativitātes teorijas pētījumu, kas to formulēja pirms 100 gadiem - no jūrnieku izveidoto karšu sākuma Broderiks teica, ka neizpētītajos kosmosa dziļumos ir daudz “monstru”, no kuriem viens ir gravitācijas apstākļi ap melno caurumu. Taču šī teorija pirmo reizi var mainīties cilvēces vēsturē.
Pasākuma horizonta leņķa izšķirtspēja
EHT sastāv no daudziem radio novērošanas centriem visā pasaulē. Ar ļoti garu bāzes līnijas interferometriju (ultra-garš interferometrs vai VLBI) daudzas neatkarīgas radio antenas, ko atdala simtiem vai tūkstošiem jūdžu, var izmantot kopā, lai izveidotu "virtuālu" teleskopu ar mūsu planētas diametru. Visefektīvāko optisko teleskopu iespējas uz planētas ir ļoti ierobežotas pat visvarenāko objektu novērošanā Visumā. Un melni caurumi ir ārkārtīgi kompakts, parādoties kā sīkas putekļu plankumi debesīs. Savas darbības laikā vairums galaktiku kodolos ir supermazīvi melni caurumi, kas var būt aizēnojami un var radīt milzīgas sprādzienbīstamas gāzes platības starpgalaktiskajā telpā. Tiem var būt arī spēcīga ietekme uz galaktiku evolūciju, tāpēc šo gravitācijas "hippopotamu" novērošana ir viens no svarīgākajiem mūsdienu astrofizikas mērķiem.
Lai skatītu Strēlnieka A * caur Event Horizon, ir nepieciešama ārkārtīgi maza leņķiskā izšķirtspēja. Ar šo teleskopu šie skaitļi tiek lēsti 50 loka sekundēs (mikro μas) diametrā. Viens no spēcīgākajiem optiskās infrasarkanās novērošanas centriem uz planētas (divi Keck teleskopi Havaju salās Mauna Kea) var būt leņķiskā izšķirtspēja līdz 20000 μas. Plānots, ka trīsdesmit metru teleskops (TMT) spēs nodrošināt rādītājus 7000 μas. Lai gan šīs rezolūcijas ir pārsteidzošas attiecībā uz optisko astronomiju, šie resursi nav pietiekami, lai šajā jomā veiktu pilnvērtīgu izpēti, Broderick piebilda.
Pēc projekta sagatavošanas EHT strādās ar 10 μas izšķirtspēju, un šie rādītāji ir ļoti labi, lai atrisinātu šo problēmu. Šīs īpašības liecina par intriģējošām iespējām ne tikai iegūt pirmo melnā cauruma attēlu, bet arī pārbaudīt Einšteina vispārējo relativitātes teoriju, un tās arī palīdzēs pacelt aizkaru fizikā ārpus vispārējās relativitātes teorijas.
"Tas nav nākotnes eksperiments, tas notiek tagad," sacīja Broderss, norādot, ka EHT "prototips" jau ir deviņu gadu darba pieredze. Bet šāvēja A * novērojumi līdz šim ir ieradušies tikai no trim radio antenu EHT sadaļām, un šie dati bija pārāk ierobežoti, lai radītu skaidru priekšstatu par melnā cauruma „gredzenu”. Šie novērojumi tomēr sniedz nopietnu ieguldījumu, lai izprastu melnā cauruma īpašības, palīdzot teorētiskajiem fiziķiem uzminēt, ko raksta Strēlnieks A *, taču daudzi jautājumi paliek neatbildēti. Pat attiecībā uz melno caurumu Piena ceļa centrā ir nopietnas neskaidrības par teritorijas ģeometrijas un dinamikas izpratni.
“Klasiskā” melnā cauruma teorija ietver punktu, kurā nav atgriešanās - teritorija, kurā gravitācijas deformācija ir tik liela, ka pat gaisma nevar izvairīties no melnā cauruma gravitācijas vilkuma, ko sauc par notikumu horizontu. Pastāv arī uzkrāšanās disks, kur materiāls nokrīt uz notikumu apvidu, kas ir augsto enerģiju paaudze. Bet mēs īsti nezinām, kas ir diska disks - liels, mazs, plāns vai biezs. Mēs arī nezinām, vai šis disks ir leņķī pret melnā cauruma aizmuguri (astrofizisti ir pārliecināti, ka Strēlnieks A * ir rotējošs melns caurums). Varbūt kāds no mūsu melnajiem caurumiem ir arī disks? Pašlaik melnā cauruma apkārtējo struktūru morfoloģija joprojām ir noslēpums.
Šī noslēpums parādās kā sava veida "eksistenciāla krīze" EHT - brīdina Broderick.
“Pasākuma Horizon teleskopa teleskopa nosaukums ir tālu no nejauša, tas tika dots, lai pārbaudītu, vai ir notikusi notikumu horizonts melnajā caurumā, ja šī teorija tika atspēkota, teleskops tiks pārdēvēts,” viņš piebilda, “par laimi EHT atrada labāko pierādījumu šodien, tas ir taisnība, un notikumu redzesloka pastāv. "
Strēlnieks, svārstīgs
Pašlaik, izņemot maz ticamu fizikas pagriezienu, ir notikumu horizonts, un fiziķiem ir izdevies sašaurināt koncepcijas izskatu - nelielu mainīgo un pašreizējo modeļu kopumu, un tas atbilst datiem, kas sāk nākt no EHT.
"Es neesmu pārliecināts, vai es priecājos, vai es esmu nomākts, es cerēju, ka tagad mēs atradīsim dažas negaidītas lietas, lai gan viss ir labi," Broderick jokoja. Kaut arī EHT jau gatavo rezultātus un cer, ka drīzumā tiks iegūti pirmie Sagittarius A * attēli, tie joprojām ir lieli, un vēl ir jāpārvar problēmas.
Viena no problēmām, ko norādīja Broderick, ir problēma visiem zemes novērošanas centriem. Kad izskats iet caur atmosfēru, mēs redzam zvaigznes mirgošanu. Šo mirgošanu izraisa daudzas atmosfēras ietekmes, tostarp turbulence augšējā atmosfērā un mitrums. Kad tiek novērots supermassīvs melnais caurums, līdzīgs efekts parādās mūsu galaktikas centrā - Strēlnieks A * arī “mirgo”.
Kad starp zvaigznēm un starpzvaigžņu plazmu iziet starp mums un Sgr. *, Var rasties scintilācijas saņemtajā signālā, radot nelielas anomālijas, kas nekavējoties jālabo. Pēc dažiem gadiem, kad EHT veic visaptverošas operācijas, viņa pētījumi būs izšķiroši svarīgi, lai saprastu, kas izraisa uzkrāšanos ap melno caurumu. Bet, ja netiek ņemti vērā scintilācijas efekti, tad šāda parādība kā magnohidrodinamiskā turbulence pie melna cauruma var kļūt pārāk izplatīta, lai pētītu.
Līdzīgi kā uz zemes esošiem novērošanas centriem, kuros augšējā atmosfērā ir lāzeri, lai mērītu turbulences un noregulēšanas apjomu, izmantojot adaptīvo optiku, EHT pieņems adaptīvo optikas shēmu (bet bez lāzeriem), lai novērstu šo efektu, analizējot rezultātus.
Kosmosa tomogrāfija
Varbūt visizdevīgākā EHT lietošana ir SGR uzliesmojumu izpēte. *. Ir zināms, ka tie tiek periodiski radīti tur.
Aptuveni reizi dienā vairākas novērošanas iestādes novēroja Sgr emisiju izskaidrošanu. * un šī parādība maina arī emitētās teritorijas struktūru. Šī zibspuldze tika interpretēta kā „karstais punkts” notikumu straumē pie notikuma horizonta. Kad EHT ir pilnībā darbojies, tas spēs izsekot šiem karstajiem punktiem, izsekojot to izcelsmi un aplūkojot to samazināšanas procesu. Astronomi cer arī izmantot karstos punktus kā rādītāju, lai iezīmētu pagaidu telpas struktūru šajā spēcīgajā gravitācijas vidē. "Tas paver durvis uz pagaidu telpas tomogrāfijas iespēju - šie plankumi pārvietojas, tie rodas dažādās pagaidu telpas jomās," sacīja Broderiks. "Un, kā tas notiek reizi dienā, jūs varat redzēt diezgan maz no šīm mirgošanām."
Cik dziļi mēs nebūtu pārbaudījuši nezināmo šajā unikālajā gravitācijas reģionā, un mēs domājam, ka mums ir diezgan laba platforma melno caurumu dinamikas teorijā, bet es gribu domāt, ka EHT varētu atrast kaut ko jaunu un, iespējams, eksotisku par ļoti neparedzamu telpu, kas atrodas tuvākajā supermassīvajā melnajā caurumā.
"Es gribētu domāt, ka, tiklīdz mēs iegūsim tēlu, mēs redzēsim, ka tas izskatīsies kā 21. gadsimta sākums - gaiši zils punkts, varbūt ar sāpīgākiem pārspīlējumiem ... Ir monstri, kas slēpjas tumsība "- šis secinājums bija Broderick.
