Telescopul Horizon Event (EHT) a adăugat mai multe observatoare rețelei globale de telescoape și prima imagine a găurii negre a galaxiei poate fi obținută în mai puțin de un an.
"La începutul primăverii viitoare, evenimentul Horizon va reproduce imaginea unei găuri negre în centrul Calei Lactee", a declarat Avery E. Broderick, profesor asistent de fizică și astronomie la Universitatea din Waterloo, în cadrul unei conferințe privind convergența din 23 iunie 2015 la Institutul Perimetru.
Broderick, care este și profesor la acest institut, a împărtășit câteva oportunități mintale de explorare a spațiului temporar în jurul unei gauri negre supermassive din centrul Calei Lactee numită Sagetator * (sau Sagetator A *), astfel încât EHT se va concentra pe studierea gravitației puternice.
"Există doar două locuri în Univers, unde puteți explora gravitația puternică pe o scară mare, foarte mare și în jurul obiectelor compacte", a adăugat el.
Referindu-se la studiul teoriei generale a relativității de către Albert Einstein, care a formulat-o acum 100 de ani - de la începutul hărților create de marinari, Broderick a spus că există numeroase "monștri" în adâncurile neexplorate ale spațiului, dintre care una este condițiile gravitaționale care înconjoară o gaură neagră. Dar această teorie se poate schimba pentru prima dată în istoria omenirii.
Rezoluția unghiului Event Horizon
EHT este format din mai multe observatoare radio din întreaga lume. Cu o interferometrie de bază foarte lungă (interferometru de bază ultra-lungă sau VLBI), multe antene radio independente, separate de sute sau mii de mile, pot fi utilizate împreună pentru a crea un telescop "virtual" cu diametrul planetei noastre. Posibilitățile celor mai puternice telescoape optice de pe planetă sunt foarte limitate în observația chiar și a celor mai masive obiecte cunoscute în univers. Iar gaurile negre sunt extrem de compacte, aparând ca mici urme de praf pe cer. În timpul activității lor, găurile negre supermassive, după cum se știe, există în nucleele majorității galaxiilor, le pot umple și pot genera zone imense de gaze explozive relativiste în spațiul intergalactic. Ele pot avea, de asemenea, efecte puternice asupra evoluției galaxiilor, astfel încât observarea acestor "hipopotamuri" gravitaționale este unul dintre cele mai importante obiective ale astrofizicii moderne.
Pentru a observa Sagetatorul A * prin evenimentul Horizon, este necesară o rezoluție unghiulară extrem de mică. Cu acest telescop, aceste cifre sunt estimate la 50 de arc-secunde (micro μas) în diametru. Una dintre cele mai puternice observatoare infraroșii optice de pe planetă (două telescoape Keck deasupra Mauna Kea din Hawaii) poate avea o rezoluție unghiulară de până la 20000 μs. Este planificat ca telescopul de treizeci de metri (TMT) să poată furniza indicatori la 7000 μs. Desi aceste rezolutii sunt uimitoare pentru astronomia optica, aceste resurse nu sunt destul de suficiente pentru cercetarea deplina in acest domeniu, a adaugat Broderick.
După finalizarea pregătirii pentru proiect, EHT va funcționa la o rezoluție de 10 μs, iar acești indicatori sunt foarte buni pentru rezolvarea problemei. Aceste caracteristici sugerează unele posibilități interesante nu numai pentru a obține prima imagine a unei gauri neagră, ci și pentru a testa teoria generală a relativității lui Einstein și, de asemenea, vor contribui la ridicarea perdelei asupra fizicii dincolo de teoria generală a relativității.
"Acesta nu este un experiment viitor, se întâmplă acum", a spus Broderick, subliniind că "prototipul" EHT are deja 9 ani de experiență de lucru. Dar observațiile lui Sagetator A * provin până acum doar din trei secțiuni ale antenelor radio EHT și aceste date erau prea rare pentru a crea o imagine clară a "inelului" unei găuri negre. Aceste observații, totuși, contribuie serios la înțelegerea caracteristicilor gaurii negre, ajutând fizicienii teoreticieni să ghicească ce este Sagetatorul A *, dar multe întrebări rămân fără răspuns. Chiar și în ceea ce privește gaura neagră din centrul Calei Lactee, există incertitudini serioase în ceea ce privește înțelegerea geometriei și dinamicii zonei.
Teoria "clasică" a găurilor negre include un punct de întoarcere - o zonă în care deformarea gravitațională este atât de mare încât nici lumina nu poate evita tragerea gravitațională a unei găuri negre, numită orizontul evenimentului. Există, de asemenea, un disc de acumulare, în care materialul se încadrează în zonele care înconjoară orizontul evenimentelor, aceasta este generarea energiilor înalte. Dar nu stim cu adevarat ce este un disc de accretion - mare, mic, subtire sau gros. De asemenea, nu știm dacă acest disc este înclinat în raport cu spatele unei găuri negre (astrofizicii sunt siguri că Sagetatorul A * este o gaură neagră rotativă). Poate că oricare dintre găurile noastre negre este și un disc? În prezent, morfologia structurilor care înconjoară o gaură neagră rămâne un mister.
Acest secret pare a fi un fel de "criză existențială" pentru EHT - avertizează Broderick.
"Numele telescopului Event Horizon Telescope este departe de a fi accidental, a fost dat să verifice prezența unui orizont al evenimentului într-o gaură neagră, dacă această teorie ar fi fost respinsă, telescopul ar fi redenumit", a adăugat el, "din fericire, EHT a găsit cea mai bună dovadă astăzi, este adevărat și există orizonturi de evenimente. "
Sagetatorul A * clipește, clipește
În prezent, cu excepția unei faze improbabile a fizicii, există un orizont al evenimentului, iar fizicienii au reușit să restrângă conceptul de modul în care va arăta - un set mic de variabile și modele actuale, și acest lucru este în concordanță cu datele care încep să vină de la EHT.
"Nu sunt sigur dacă mă bucur sau sunt deprimat, speram că vom găsi acum niște lucruri neașteptate, deși totul este bine", a glumit Broderick. Deși EHT produce deja rezultate și speră că primii imagini ale Sagetatorului A * vor fi în curând mari, există încă un drum lung și soluții pentru depășire.
Una dintre problemele evidențiate de Broderick este o problemă pentru toate observatoarele de la sol. Când o privire trece prin atmosferă, vedem mișcarea stelelor. Această pâlpâire este cauzată de numeroase influențe atmosferice, inclusiv turbulențe în atmosfera superioară și umiditate. Când se observă o gaură neagră supermassivă, apare un efect similar în centrul galaxiei noastre - Sagetatorul A *, de asemenea, "clipi".
Atunci când stelele și plasma interstelară trec între noi și Sgr. *, Pot apărea scintilații în semnalul recepționat, creând mici anomalii care trebuie corectate imediat. După câțiva ani, când EHT efectuează operațiuni la scară largă, cercetarea sa va fi crucială pentru înțelegerea a ceea ce conduce fluxul de acumulare în jurul gaurii negre. Dar dacă efectele de scintilație nu sunt luate în considerare, atunci un astfel de fenomen ca turbulența magnetohydrodynamică lângă o gaură neagră poate deveni prea difuz pentru a studia.
Similar cu observatoarele de la sol care au lasere în atmosfera superioară pentru măsurarea cantității de turbulențe și reglaje folosind optica adaptivă, EHT va adopta o schemă de optică adaptivă (dar fără lasere) pentru a elimina acest efect atunci când analizează rezultatele.
Tomografia spațiului
Poate că utilizarea cea mai benefică a EHT este de a studia focarele SGR. *. Se știe că acestea sunt generate periodic acolo.
Aproximativ o dată pe zi, mai multe observatoare au observat o clarificare a emisiilor de la Sgr. * și acest fenomen schimbă, de asemenea, structura zonei emise. Acest bliț a fost interpretat ca un "punct fierbinte" în fluxul de acumulare de lângă orizontul evenimentului. Atunci când EHT este pe deplin operațională, va fi capabil să urmărească aceste puncte fierbinți, urmărind originea lor și urmărind procesul de reducere a acestora. Astronomii speră, de asemenea, să utilizeze puncte fierbinți ca indicator pentru a sublinia structura spațiului temporar în acest mediu gravitational puternic. "Aceasta deschide ușa la posibilitatea unei tomografii spațiale temporare - aceste pete se mișcă, apar în diferite zone ale spațiului temporar", a spus Broderick. "Și felul în care se întâmplă o dată pe zi, vedeți câteva din aceste străluciri".
Cât de adânc nu am fi cercetat necunoscutul în această regiune gravitațională unică și credem că avem o platformă destul de bună în teoria dinamicii găurilor negre, dar vreau să cred că EHT ar putea găsi ceva nou și, eventual, exotic despre un spațiu extrem de imprevizibil cel mai apropiat gaură neagră supermassivă.
"Aș vrea să cred că de îndată ce vom obține imaginea, vom vedea că va arăta ca versiunea de la începutul secolului 21 - un punct albastru pal, poate cu accente mai sinistre ... Există monștri care se ascund în întuneric "- această concluzie a făcut Broderick.
