Rahvusvahelise koostöö kaudu sepistatud kaheksast maapealsest raadioteleskoobist koosnev planeetide skaala Event Horizon Telescope jäädvustas galaktika M87 keskel oleva supermassiivse musta augu ja selle varju pildi.
(Pilt: © EHT koostöö)
Ürituse horisondi teleskoop projekt ei puhka loorberitele.
2019. aasta aprillis paljastas EHT koostöö esmakordne pilt mustast august, mis jäädvustas behemoti galaktika M87 keskmes. Projekt oli selleks hetkeks töötanud kaks aastakümmet, kuid avalikustamine ei tähistanud haripunkti ega kulminatsiooni. Pigem oli see pöördepunkt, akna avamine veelgi põnevatele tulevastele avastustele, ütlesid meeskonna liikmed.
"Vaatame sellele 20 aasta pärast tagasi - teate, joome kõik kuskil vihmavarjutusjooke - ja ma arvan, et tunneme M87 pilti alles algusena," rääkis EHT asutajaliige Shep Doeleman Massachusettsi Harvard-Smithsoniani astrofüüsikakeskuse (CfA) astronoom rääkis ajakirjanikele 10. aprillil veebiülekandeürituse ajal, millega tähistati foto ilmumise ühe aasta aastapäeva.
"See on tõesti alles algus," lisas Doeleman. "Arvan, et avastus jätkub."
Suured musta augu ambitsioonid
Järgmine suur hetk võib hõlmata meie oma Linnutee galaktika ülivõimsat must auk, mis on tuntud kui Ambur A * või lühidalt Sgr A *. EHT meeskond on jälginud Sgr A *, kuid pole veel suutnud andmetest pilti genereerida.
Musta augu pildistamine on palju rohkem seotud kui lihtsalt osutamine ja pildistamine. EHT ühendab kogu maailmas asuva kaheksa raadioteleskoobi andmed, mis on ühendatud Maa suurusena virtuaalse megaskoobiga. Meeskond töötab välja algoritmid kogu selle teabe mõistmiseks, integreerides selle musta auku kujutava pildi genereerimiseks sündmuste horisont - "tagasipöördumise punkt", millest kaugemale ei pääse midagi, isegi mitte kerge. (Musta augu sisemuse pildistamine on võimatu, kui te pole ise seal, mis pole soovitatav.)
Selline töö on vaevarikas ja aeganõudev; Näiteks koguti 2017. aastal M87 andmeid, mis võimaldasid eelmise aasta pilti. Ja Sgr A * on ikkagi rangem sihtmärk, isegi kui see on meile palju lähemal (26 000 valgusaastat võrreldes M87-ga 55 miljonit valgusaastat). Sgr A * on suhteliselt kerge supermassiivne must auk, mis sisaldab "ainult" 4,3 miljonit päikest ja töötab seetõttu lühema ajakavaga kui 6,5 miljardi päikesega päikesemassiga M87 koletis.
"Amburi A * üks väljakutse on see, et see areneb õhtu jooksul nii kiiresti," ütles Doeleman. "Niisiis, me töötame välja uusi algoritme, mis suudaksid seda konkreetselt lahendada, et lisada modelleerimisele ajaline varieeruvus. See võtab lihtsalt rohkem aega."
Sgr A * lisamine fotoalbumisse on EHT meeskonna liikmete jaoks esmatähtis, osalt seetõttu, et nad soovivad vaadata nii erinevat objekti kui M87 ülivõimas must auk. Kuid projekti ambitsioonid ei lõpe sellega. Koostöös on kavas kahekordistada moodustatud EHT-teleskoopide arvu, luues "järgmise põlvkonna EHT-i", mis viib avastuse järgmisele tasemele.
Muudetud megaskoop "annab meile veelgi teravamad vaated ja laseb meil teha esimesi filme mustadest aukudest," ütles Doeleman.
Järgmise põlvkonna EHT toob teadlaste jaoks veelgi rohkem mustaid auke. Ja see võib isegi võimaldada meeskonnal suumida musta augu "footonrõnga" juurde, veider struktuur, mis näib sisaldavat lõpmatut, teabest pakatavat ülakordade jada. Sellised põhjalikud vaatlused võimaldaksid Einsteini teooriate ülitäpsemat testimist ja isegi spinni ekstraheerimist, "ütles Doeleman.
See oleks tõesti suur asi. "Supermassiivsed mustad augud on elementaarsed objektid, mida kirjeldatakse ainult nende suuruse ja pöörde järgi," ütles EHT meeskonna liige Michael Johnson, samuti CfA, 10. aprilli sündmuse ajal. EHT tähelepanekud võimaldavad teadlastel juba massi naelutada, nii et ka spinni saamine võimaldaks teadlastel kaubad nendel kergelt guugeldavatel koletistel tõesti kätte saada.
Doeleman ja Johnson ütlesid ka järgmise põlvkonna EHT. Näiteks peaks täiendatud partnerlus võimaldama koostööl palju paremini aru saada musta augu düüsidest, osakeste taladest, millest behemotid peaaegu valguse kiirusel plahvatavad.
Koostöö on juba kindlustanud USA Riikliku Teadusfondi rahastuse, et pall saaks veeretada järgmise põlvkonna EHT-le. Eesmärk on saada lõplik kavand paika kolme-nelja aasta jooksul ja kõik enne kümnendi lõppu valmis saada, ütles Doeleman. (Muide, uued toidud pole ainus viis EHT suurendamiseks. Lahutust saab parandada ka erinevate elektromagnetiliste sageduste sihtmärkide jälgimisega, ütlesid Doeleman ja Johnson.)
EHT võiks pärast seda saada veel ühe tõuke. Megaskoobi kosmose ulatuse laiendamine suurendaks oluliselt selle lahendamisvõimet ja meeskond otsib võimalusi selle saavutamiseks. Koostöös uuritakse nii olemasolevate kosmosevarade kaasamise kui ka uute sihtotstarbeliste missioonide kaasamise võimalust, ütles Johnson.
Isegi ühe instrumendi lisamine geosünkroonsele orbiidile, mis asub meie planeedi kohal enam kui 22 000 miili (35 400 kilomeetrit), muudaks selle. "Ja siis kindlasti, kui olete välja jõudnud kuu - see on koht, kus ma arvan, et vaataksime tõesti täiesti uue teaduse, "ütles Johnson Space.comile eelmisel kuul, kui EHT meeskond teatas selle footonitsükli tulemused. (See vahemaa oleks umbes 10 korda kaugemal; Kuu on Maast keskmiselt 238 855 miili ehk 384 400 km).
Muhk tee peal
Koronaviiruse pandeemia on muutnud tee EHT tulevaste avastuste poole konarlikumaks, kui see tavaliselt oleks olnud: projekti 2020. aasta vaatluskampaania lõpetati kuna mitmed osalevad rakendusalad suletakse tervise ja ohutuse huvides. (Projekt kogub andmeid vaid üks kord aastas, märtsis ja aprillis akna ajal, kui ilm kipub kõigis oma laialt levinud vaatluskohtades olema hea.)
Tühistamine oli õige samm, ütles Doeleman. Kuid see oli "südantlõhestav", lisas ta, eriti seetõttu, et tänavused tähelepanekud oleksid hõlmanud esmakordset panust Gröönimaa, Arizona ja Prantsuse Alpide instrumentidelt. Nii oleks 2020. aasta kampaanias olnud laiendatud ja võimsam 11-ulatuslik EHT.
Kuid meeskond saab siiski teha palju andmeanalüüse ja hakata järgmise aasta vaatlustele alust panema, rõhutas Doeleman. Nii et meeleolu teadlaste seas pole kaugeltki katki.
"Kogu koostöö osas pole praegu meeleheite tooni; ma arvan, et meid ühendavad kannatused justkui mingil määral," sõnas Johnson.
"Musta augu lahenduse tuletas Karl Schwarzschild Esimese maailmasõja ajal kaevikutes," ütles ta, viidates saksa füüsikule, kes tuli välja esimese täpse lahendusega Einsteini üldrelatiivsuse võrrandid. "Niisiis, teadus jätkub ja ma arvan, et sellel on isegi nende väljakutsete keskel oluline roll."
- See tohutu must auk keerleb poole valgusekiirusel!
- Event Horizon Telescope meeskond võitis kolme miljoni dollari läbimurdeauhinna eepiliste musta augu kujutiste eest
- 8 hämmastavat astronoomiamüsteeriumi
