После публикации первого изображения чёрной дыры, полученного в проекте Event Horizon Telescope (EHT), астрономы надеются, что он сможет достичь ещё одной из своих основных целей: создать изображение окружения чёрной дыры Стрелец А* в центре Млечного Пути.
Пока мы ждем этих изображений, некоторые учёные, в том числе несколько участников из команды EHT, разрабатывают новый подход для получения изображений этого региона. Их идея – использовать совокупность спутников для получения изображений, которые могут показать больше деталей, чем это способна сделать нынешняя сеть наземных обсерваторий EHT.
Группа, возглавляемая Фриком Рулофсом из Университета Радбуда в Нидерландах, в рамках проекта Event Horizon Imager (EHI) смоделировала изображения, подобные которым могут быть получены из наблюдений объекта Стрелец А* и его окружения. В то время как EHT использует результаты совместной работы миллиметровых и субмиллиметровых телескопов, рассредоточенных по всей планете, EHI будет состоять из нескольких спутников, каждый из которых оснащен антеннами, способными собирать субмиллиметровое излучение, находясь на орбите Земли.
Как и его наземный предшественник, EHI будет использовать интерферометрический метод для создания детальных изображений «тени» черной дыры Стрелец А* и закрученной вокруг неё плазмы. Для реализации этой техники потребуется два или три космических аппарата, расположенных с интервалом 25 000 км, одновременно наблюдающих за целью. Тщательно анализируя и комбинируя данные, собранные отдельными телескопами, несколько небольших космических аппаратов смогут создать изображения с таким же разрешением, которое можно получить из одной огромной орбитальной антенны.
Поскольку комплекс Event Horizon Imager не будет восприимчив к искажающему воздействию атмосферного водяного пара, он сможет проводить наблюдения на частотах до 690 ГГц. Это намного выше, чем частота наблюдений Event Horizon Telescope в 230 ГГц. Это даёт следующее преимущество: так как угловое разрешение телескопа увеличивается линейно с частотой, на которой проводятся наблюдения, при запланированном расстоянии между космическими аппаратами, Event Horizon Imager сможет достичь разрешения более чем в пять раз лучше, чем достижимое разрешение с Земли на частоте 230 ГГц.
Наблюдение на такой высокой частоте обходит проблему межзвёздного рассеяния – одного из главных препятствий для изучения Стрельца А* на более низких частотах. «Межзвёздное рассеяние создаётся материалом, который находится в межзвёздной среде между нами и галактическим центром. Радиоволны, излучаемые из-за окружения чёрной дыры, искажаются электронами в межзвёздной среде. В результате этого наблюдаемое изображение становится размытым, как будто мы смотрим через матовое стекло. Выше 500 ГГц эффект незначителен», – комментирует руководитель проекта Фрик Рулофс.
Наличие детального обзора сверхмассивной чёрной дыры должно дать астрономам важную информацию о некоторых ключевых идеях, лежащих в основе современной физики. «Стрелец А* – особенно интересный объект для создания изображений с высоким разрешением, потому что его масса и расстояние до него хорошо известны. Измерение углового размера тени чёрной дыры позволит с высокой точностью проверить Общую теорию относительности и другие теории гравитации», – объясняет Рулофс.
Если задействовать Event Horizon Imager для наблюдения сверхмассивных чёрных дыр с джетами в других галактиках, исследователи смогут больше понять процесс формирования этих релятивистских струй энергии. «Компьютерные модели и Общая теория относительности дают прогнозы, как плазма течёт вокруг горизонта событий чёрной дыры и от него, а также как это излучение меняется со временем», – говорит Эндрю Янг, эксперт по астрофизике высоких энергий в Бристольском университете (который не был вовлечён в новое исследование).
«Более мелкие детали предсказаний физики излучения чёрных дыр варьируются в зависимости от того, как быстро вращается чёрная дыра, от конфигурации, напряженности магнитных полей и как газ течёт к чёрной дыре. Правда, чтобы увидеть эти детали и действительно проверить теории, требуется гораздо более высокое разрешение, чем способен предоставить Event Horizon Telescope».
Источник: physicsworld.com
Перевод: Black Sahara
