Teleskop Horizon dogodkov bo preiskal skrivnosti prostora

Teleskop Horizon dogodkov bo preiskal skrivnosti prostora

Teleskop Event Horizon (EHT) je dodal še več observatorijev globalnemu omrežju radijskega teleskopa, prvo sliko črne luknje naše galaksije pa je mogoče dobiti v manj kot enem letu.

"Na začetku prihodnje pomladi bo Event Horizon reproduciral podobo črne luknje v središču Rimske ceste," je dejal Avery E. Broderick, docent za fiziko in astronomijo na Univerzi v Waterlooju, med predstavitvijo na Inštitutu Perimeter na konferenci o konvergenci 23. junija 2015.

Broderick, ki je tudi učitelj na tem inštitutu, je delil nekaj osupljivih priložnosti za raziskovanje začasnega prostora okoli supermasivne črne luknje v središču Rimske ceste, imenovane Strelec * (ali Strelec A *), zato se bo EHT osredotočil na raziskovanje močne gravitacije.

"V vesolju obstajata samo dva mesta, kjer lahko raziskujete močno gravitacijo na velikih, zelo velikih in okoli kompaktnih objektih," je dodal.

Sklicujoč se na študijo splošne teorije relativnosti, ki jo je predstavil Albert Einstein, ki jo je oblikoval pred 100 leti - od začetka zemljevidov, ki so jih ustvarili mornarji, je Broderick dejal, da obstaja veliko "pošasti" v neraziskanih globinah prostora, od katerih je ena gravitacijska pogoja okoli črne luknje. Toda ta teorija se lahko prvič spremeni v zgodovini človeštva.

Razločevanje kota Horizon dogodkov

EHT sestavlja veliko radijskih observatorijev po vsem svetu. Z zelo dolgo bazno interferometrijo (ultra-long-base interferometer ali VLBI) tehnologijo lahko veliko neodvisnih radijskih anten, ločenih s stotinami ali tisočimi kilometri, skupaj uporabimo za ustvarjanje "virtualnega" teleskopa s premerom našega planeta. Možnosti najmočnejših optičnih teleskopov na planetu so zelo omejene pri opazovanju tudi najmasivnejših objektov, znanih v vesolju. In črne luknje so zelo kompaktne, pojavljajo se kot drobni madeži prahu na nebu. V svoji dejavnosti supermasivne črne luknje, kot je znano, obstajajo v jedrih večine galaksij, jih lahko zasenčijo in ustvarijo ogromna področja eksplozivnih relativističnih plinov v intergalaktičnem prostoru. Prav tako lahko močno vplivajo na razvoj galaksij, zato je opazovanje teh gravitacijskih "povodnih konjev" eden najpomembnejših ciljev sodobne astrofizike.

Za opazovanje Strelca A * skozi Horizont dogodkov je potrebna izredno majhna kotna ločljivost. S tem teleskopom so te številke ocenjene na 50 lokov (mikro μas) v premeru. Ena najmočnejših optičnih infrardečih observatorijev na planetu (dva Keckova teleskopa na Mauna Kea na Havajih) lahko ima kotno ločljivost do 20000 μas. Načrtovano je, da bo tridesetmetrski teleskop (TMT) lahko zagotovil kazalnike na 7000 μas. Čeprav so te resolucije za optično astronomijo neverjetne, ti viri niso dovolj za popolne raziskave na tem področju, je dodal Broderick.

Po zaključku priprave projekta bo EHT deloval pri resoluciji 10 μas, ti kazalniki pa so zelo dobri za reševanje problema. Te lastnosti kažejo na nekatere zanimive možnosti, ne samo za pridobitev prve podobe črne luknje, temveč tudi za preizkušanje Einsteinove splošne teorije relativnosti in pomagajo dvigniti zaveso fizike onstran splošne teorije relativnosti.

»To ni prihodnji eksperiment, to se dogaja zdaj,« je dejal Broderick in poudaril, da ima »prototip« EHT že 9 let delovnih izkušenj. Vendar so opazovanja Strelca A * do sedaj prišla le iz treh odsekov radijskih anten EHT in ti podatki so bili preveč redki, da bi ustvarili jasen pogled na »obroč« črne luknje. Te ugotovitve pa resno prispevajo k razumevanju značilnosti črne luknje, pomagajo teoretičnim fizikom, da uganejo, kaj je Strelec A *, vendar veliko vprašanj ostaja neodgovorjenih. Tudi glede črne luknje v središču Rimske ceste obstajajo resne negotovosti glede razumevanja geometrije in dinamike območja.

"Klasična" teorija črne luknje vključuje točko brez povratka - območje, kjer je gravitacijska deformacija tako velika, da se niti svetlobe ne morejo izogniti gravitacijskemu vleku črne luknje, ki se imenuje obzorje dogodkov. Obstaja tudi akrecijski disk, kjer material pade na območja okoli obzorja dogodkov, to je generacija visokih energij. Ampak res ne vemo, kaj je disk za povečanje - velik, majhen, tanek ali debel. Prav tako ne vemo, ali je ta disk pod kotom glede na hrbtno stran črne luknje (astrofiziki so prepričani, da je Strelec A * vrteča se črna luknja). Morda je katera od naših črnih lukenj tudi disk? Trenutno je morfologija struktur, ki obdajajo črno luknjo, še vedno skrivnost.

Ta skrivnost se zdi kot nekakšna "eksistencialna kriza" za EHT - opozarja Broderick.

"Teleskop teleskopa Event Horizon ni daleč od naključja, saj je bilo v črni luknji preverjeno prisotnost obzorja dogodkov, če bi bila ta teorija zavrnjena, bi se teleskop preimenoval," je dodal, "na srečo je EHT našel najboljši dokaz na danes je to res, in obzorja dogodkov obstajajo. "

Strelec A * utripa, utripa

Zdaj, z izjemo malo verjetnega obrata fizike, obstaja horizont dogodkov, fiziki pa so uspeli zožiti koncept, kako bo izgledal - majhen nabor spremenljivk in trenutnih modelov, in to je skladno s podatki, ki se začnejo pojavljati iz EHT.

"Ne vem, ali sem vesela ali sem depresivna, upala sem, da bomo zdaj našli nekaj nepričakovanih stvari, čeprav je vse v redu," se je šalil Broderick. Čeprav EHT že daje rezultate in upa, da bodo kmalu dobili prve podobe Strelca A *, so velike, še vedno je dolga pot in težave je treba premagati.

Eden od problemov, ki jih je izpostavil Broderick, je problem za vse opazovalne skupine na zemlji. Ko pogled preide skozi ozračje, vidimo utrip zvezd. To utripanje povzročajo številni atmosferski vplivi, vključno z vrtinčenjem v zgornji atmosferi in vlago. Ko opazimo supermasivno črno luknjo, se podoben učinek pojavi v središču naše galaksije - Strelec A * tudi »utripa«.

Ko zvezde in medzvezdna plazma preidejo med nas in Sgr. *, Se lahko pojavijo scintilacije v prejetem signalu, ki ustvarjajo majhne anomalije, ki jih je treba takoj popraviti. Po nekaj letih, ko EHT izvede celotne operacije, bo njegova raziskava ključnega pomena za razumevanje, kaj poganja tok akrecije okoli črne luknje. Toda, če scintilacijski učinki niso upoštevani, lahko tak pojav, kot je magnetno hidrodinamična turbulenca v bližini črne luknje, postane preveč difuzen za študij.

Podobno kot na zemeljskih observatorijah, ki imajo laserje v zgornji atmosferi za merjenje količine turbulence in nastavitev z uporabo prilagodljive optike, bo EHT sprejel prilagodljivo optiko (vendar brez laserjev), da bi ta učinek odstranil pri analizi rezultatov.

Tomografija prostora

Morda je najbolj koristna uporaba EHT študija izbruhov SGR. *. Znano je, da se tam občasno ustvarjajo.

Približno enkrat na dan je več opazovalnic opazovalo emisije Sgr. * in ta pojav spreminja tudi strukturo oddajanega območja. Ta bliskavica je bila interpretirana kot "vroča točka" v toku akrecije v bližini obzorja dogodkov. Ko bo EHT v celoti deloval, bo lahko sledil tem vročim točkam, sledil njihovemu izvoru in preučil proces njihovega zmanjševanja. Astronomi prav tako upajo, da bodo uporabili vroče točke kot kazalnik, da bi opisali strukturo začasnega prostora v tem močnem gravitacijskem okolju. "To odpira vrata možnosti začasne prostorske tomografije - te točke se premikajo, pojavljajo se na različnih področjih začasnega prostora," je dejal Broderick. "In način, kako se to zgodi enkrat na dan, lahko vidite kar nekaj teh utripov."

Kako globoko ne bi preizkusili neznanega v tej edinstveni gravitacijski regiji in menimo, da imamo v teoriji dinamike črne luknje precej dobro izhodišče, vendar želim misliti, da bi EHT lahko našel nekaj novega in po možnosti eksotičnega. o zelo nepredvidljivem bližnjem supermasivni črni luknji.

"Rad bi pomislil, da bomo takoj, ko bomo dobili sliko, videli, da bo izgledala kot različica začetka 21. stoletja - bledo modra pika, morda z bolj zloveščemi prizvuki ... Obstajajo pošasti, ki se skrivajo v temačnost - ta zaključek je naredil Broderick.

Komentarjev (0)
Iskanje