Event Horizon teleskoop (EHT) on lisanud ülemaailmsele raadioteleskoopvõrgule rohkem vaatluskeskusi ning meie galaktika musta ava esimest pilti on võimalik saada vähem kui aasta pärast.
"Järgmise aasta kevadel taasesitab Event Horizon Pimedatee keskel oleva musta auk kujutise," ütles Waterloo Ülikooli füüsika- ja astronoomiaprofessor Avery E. Broderick Perimeter Instituudis konverentsi konverentsil 23. juunil 2015.
Broderick, kes on ka selle instituudi õpetaja, jagas mõningaid mõtlemisvõimalusi, et uurida ajutist ruumi piima tee keskel asuva supermassive musta auk ümber, mida nimetatakse Ambur * (või Ambur A *), nii et EHT keskendub tugeva gravitatsiooni uurimisele.
"Universumis on ainult kaks kohta, kus saab uurida tugevat gravitatsiooni suurel, väga suurel skaalal ja kompaktsete objektide ümber," lisas ta.
Viidates Albert Einsteini üldise relatiivsusteooria uuringule, mis sõnastas selle 100 aastat tagasi - ütles meremeeste loodud kaartide algusest peale Broderick, et avastamata ruumi sügavusel on palju “koletisi”, millest üks on must auk. Kuid see teooria võib esimest korda inimkonna ajaloos muutuda.
Sündmuse Horisondi nurkresolutsioon
EHT koosneb paljudest raadio vaatluskeskustest üle maailma. Väga pika baasjoone interferomeetriaga (ultra-long-base-interferomeeter või VLBI) abil saab paljude sõltumatute raadioantennide, mida eraldab sadu või tuhandeid miili, kasutada koos, et luua meie planeedi läbimõõduga virtuaalne teleskoop. Planeedi kõige võimsamate optiliste teleskoopide võimalused on äärmiselt piiratud universumis tuntud kõige massiivsemate objektide vaatlemisel. Ja mustad augud on äärmiselt kompaktsed, nagu ilmuvad pisikesed tolmupalad taevas. Enamiku galaktikate tuumades eksisteerivad oma tegevuse ajal supermassive mustad augud, võivad neid varjutada ja tekitada intergalaktilises ruumis tohutuid plahvatusohtlikke relativistlikke gaase. Neil võib olla ka tugev mõju galaktikate arengule, seega on nende gravitatsiooniliste "hipopotamuste" vaatlemine tänapäeva astrofüüsika üks tähtsamaid eesmärke.
Sagittarius A * vaatamiseks Event Horizon'i kaudu on vajalik äärmiselt väike nurkresolutsioon. Selle teleskoobi puhul on need arvud hinnanguliselt 50 kaare sekundit (mikro μas) läbimõõduga. Ühel planeedil olevatest võimsamatest optilistest infrapunaseirajatest (kaks Kecki teleskoopi Hawaii Mauna Kea tipus) võib olla nurkresolutsiooniga kuni 20000 μas. Kavas on, et kolmekümne meetri teleskoop (TMT) suudab pakkuda näitajaid 7000 μas. Kuigi need resolutsioonid on optilise astronoomia jaoks hämmastavad, ei ole need ressursid selles valdkonnas täieõiguslikuks uurimiseks piisavad, lisas Broderick.
Pärast projekti ettevalmistamise lõppu töötab EHT 10 μas lahutusvõimega ja need näitajad on probleemi lahendamiseks väga head. Need omadused viitavad mõningatele intrigeerivatele võimalustele mitte ainult saada musta auk esimese kujutise, vaid ka testida Einsteini üldist suhtelisuse teooriat ning aitavad ka tõsta kardinaid füüsikale peale üldise suhtelisuse teooria.
„See ei ole tulevane katse, see toimub praegu,” ütles Broderick, märkides, et EHT “prototüübil” on juba 9 aastat töökogemust. Kuid Amburi A * vaatlused on siiani tulnud ainult raadioantennide kolmest osast EHT ja need andmed olid liiga väikesed, et luua selge vaade mustade aukude rõngast. Need tähelepanekud annavad siiski olulise panuse mustade aukude omaduste mõistmisse, aidates teoreetilistel füüsikutel ära arvata, milline on Ambur A *, kuid paljud küsimused jäävad vastuseta. Isegi Linnutee keskel asuva musta auku suhtes on tõsine ebakindlus piirkonna geomeetria ja dünaamika mõistmise suhtes.
"Klassikalise" mustade aukude teooria sisaldab tagasipöördumise punkti - ala, kus gravitatsiooniline deformatsioon on nii suur, et isegi valgus ei saa vältida mustade aukude gravitatsioonilist tõmbet, mida nimetatakse sündmuste horisontiks. On olemas ka akratsiooniplaat, kus materjal langeb sündmuste horisondi ümbritsevatesse piirkondadesse, see on kõrge energia põlvkond. Kuid me ei tea tõesti, mis on akriteerimisketas - suur, väike, õhuke või paks. Samuti ei tea me, kas see ketas on nurga all musta auku taga (astrofüüsikud on kindlad, et Ambur A * on pöörlev must auk). Võib-olla on meie mustad augud ka kett? Praegu jääb mustava auk ümbritsevate struktuuride morfoloogia saladuseks.
See saladus ilmub EHT-le omamoodi „eksistentsiaalse kriisina” - hoiatab Broderick.
„Ürituse Horizon teleskoobi teleskoobi nimi ei ole kaugeltki juhuslik, see anti kontrollida sündmuste horisondi olemasolu musta auku, kui see teooria ümber lükatakse, teleskoop ümbernimetataks,” lisas ta, „õnneks leidis EHT parima tõendi täna on see tõsi ja sündmuste silmaringi on olemas. "
Ambur A * vilgub, vilgub
Praegu, välja arvatud ebatõenäoline füüsika käik, on sündmuste horisond ja füüsikud on suutnud kitsendada kontseptsiooni, kuidas see välja näeb - väike muutujate ja praeguste mudelite kogum, ning see on kooskõlas andmetega, mis algavad EHT-lt.
"Ma ei ole kindel, kas ma olen rõõmus või olen masenduses, ma lootsin, et me leiaksime praegu ootamatuid asju, kuigi kõik on korras," naljab Broderick. Ehkki EHT on juba andnud tulemusi ja loodab, et esimesed pildid Ambit A * -st saab kiiresti, on kõrged, on veel pikk tee ja lahendatavad probleemid.
Üks probleemidest, mida Broderick juhtis, on probleem kõigi maapealse vaatluskeskuste jaoks. Kui välimus läbib atmosfääri, näeme tähti. See värisemine on tingitud paljudest atmosfäärilistest mõjudest, sealhulgas turbulentsist ülemisest atmosfäärist ja niiskusest. Kui täheldatakse supermassive musta auku, ilmub sarnane efekt ka meie galaktika keskele - Ambur A * ka „vilgub“.
Kui tähed ja tähtedevaheline plasma liiguvad meie ja Sgr. * Vahel, võivad esineda stsintillatsioonid vastuvõetud signaalis, luues väikesed anomaaliad, mida tuleb kohe parandada. Mõne aasta pärast, kui EHT teostab täiemahulisi operatsioone, on tema uurimistöö otsustava tähtsusega, et mõista, mis põhjustab sisenemise voolamist musta auku ümber. Kuid kui stsintillatsiooniefekte ei võeta arvesse, võib selline nähtus, nagu magnetohüdrodünaamiline turbulents mustava augu lähedal, muutuda õppimiseks liiga hajutavaks.
Sarnaselt maapealsetele vaatluskeskustele, kus on ülemise atmosfääri laserid, et mõõta adaptiivse optika abil turbulentsi ja häälestamise hulka, võtab EHT tulemuste analüüsimisel kasutusele adaptiivse optika skeemi (kuid ilma laserita).
Ruumi tomograafia
Võib-olla on EHT kõige kasulikum kasutamine SGR puhangute uurimiseks. *. On teada, et neid luuakse seal perioodiliselt.
Umbes üks kord päevas täheldasid mitmed vaatluskeskused Sgr. * ja see nähtus muudab ka väljaheite struktuuri. Seda välklampi tõlgendati sündmuste horisondi lähiümbruse vooges „kuuma kohana”. Kui EHT on täielikult töökorras, suudab ta jälgida neid kuumpunkte, otsides nende päritolu ja vaadates nende vähendamise protsessi. Astronoomid loodavad kasutada ka indikaatorina kuumpunkte, et kirjeldada ajutise ruumi struktuuri selles tugevas gravitatsioonikeskkonnas. "See avab ukse ajutise ruumi tomograafia võimalusele - need laigud liiguvad, need tekivad ajutise ruumi erinevates piirkondades," ütles Broderick. "Ja kuidas see juhtub üks kord päevas, näete üsna vähe neist vilkumistest."
Kui sügavalt me ei oleks tundnud selles ainulaadses gravitatsioonipiirkonnas tundmatut ja me arvame, et meil on mustade aukude dünaamika teoorias päris hea platvorm, kuid ma tahan arvata, et EHT võiks leida midagi uut ja võib-olla eksootilist väga ettearvamatu ruumi lähim supermassive must auk.
"Ma tahaksin mõelda, et niipea, kui me selle pildi saame, näeme, et see näeb välja nagu 21. sajandi alguse versioon - kahvatu sinine täpp, võib-olla rohkem ähvardavate üllatustega ... On koletisi, mis peidavad pimedus "- tegi see järeldus Broderick.
