Глобальный телескоп поможет увидеть горизонт событий чёрной дыры в нашей галактике
Данный текст является моим переводом статьи издания Science Magazine
This global telescope may finally see the event horizon of our galaxy's giant black hole
By Daniel CleryMar. 2, 2017 , 9:00 AM
В прошлом году исследователи впервые «услышали» черную дыру, когда они обнаружили гравитационные волны высвобожденные, когда 2 из них столкнулись вместе и разделились. Сейчас они хотят увидеть чёрную дыру, или по крайней мере её силуэт. В следующем месяце, астрономы соединят телескопы по всему миру для создания эквивалента единой планетарной улавливающей установки, - как инструмента достаточного для этих целей, они надеются, что получат изображения черных дыр от подсветки накаленного газа закрученного вокруг неё.
Их цель супермассивные черные дыры в сердце нашей галактики Млечного пути, также известного как Стрелец А, и еще больший в соседней галактике М87.
Более ранние наблюдения с использованием телескопа горизонта событий (Event Horizont Telescope) без полного списка станций дали интригующие результаты, но в изображениях двух черных дыр остались неразборчивые сгустки. В этом году в первый раз, в состав EHT войдут станции в Чили и Антарктиде, улучшив разрешение . Астрономы теперь надеются увидеть, как черные дыры закручивают горячий газ вокруг себя в аккреционных дисках
АККРЕЦИОННЫЕ ДИСКИ - диски, образуемые газом, перетекающим на компактные звёзды (белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры) от звёзд-компаньонов в двойных системах. А. д. проявляют себя рентг. излучением, а в оптич. диапазоне затмениями видимой звезды, переменностью блеска вследствие неустойчивости или прецессии диска, а также характерным раздвоением спектр. линий.
и высвобождение струи извергаемой материи. Они также надеются, наметить размер и форму горизонта событий-границ черной дыры-проверить, является ли теория гравитации Альберта Эйнштейна, общей теории относительности, до сих пор работает в таких экстремальных условиях.
«Это очень крупный и смелый эксперимент» говорят астрофизики-теоретики Роджер Блэндфорд из Стэнфордского университета в Пало Альто, Калифорния, который не вовлечен в проект. Блэндфорд верит, что EHT может не только показать как чёрные дыры работают, но также донести более фундаментальное сообщение. "Это подтвердит удивительное предположение: что черные дыры часто встречаются во вселенной. Видеть значит верить.».
ЕHT можно нацелить только раз в год, когда погода достаточно хороша, когда обе чёрные дыры «видны» в небе, и когда это возможно наблюдать на всех обсерваториях по всему миру. В этом году команда будет проводить наблюдения на протяжении 5 ночей в 10 дневном окне с 5 по 14 апреля. Затем начинается интенсивная работа по обработке данных, и это может быть год, прежде чем они узнают об успешности проекта. «Это опыт в отложенной конфирмация. Отложенная конфирмация в квадрате»
В оригинале написано - "It's an exercise in delayed gratification. Delayed gratification squared", - что Google перевел как "Это упражнение в задержанного наслаждений. Отложенное наслаждение в квадрате" - применил здесь слово конформация - что в рклигии означает причастие. - Если есть мысли как это заменить пишите под текстом
, - сказал директор EHT Шеп Долеман из Гарворд-Смитсонского Центра для Астрофизиков в Кембридже, Массачусетс.
Представление черных дыр – сложная задача, и не только потому что, их сильнейшая противодействует распространению света. Они также удивительно малы. Стрелец А – согласно расчетам содержит массу 4 миллионов солнц, располагаясь на стабильной, высокоскоростных орбитах звезд в гравитационном захвате. Но её горизонт событий и точка невозврата для всего приближающегося к чёрной дыре, составляет 24 миллиона километров в поперечнике, что всего в 17 раз шире чем Солнце. Чтобы увидеть нечто маленькое в 26000 световых годах, необходим телескоп глобальных размеров.
В оптическом диапазоне длин волн, Sgr A * скрыт пеленой пыли и газа, затемняя сердце галактики. Радиоволны могут проходить сквозь нее более легко, но и обычным тарелкам по радиоканалу до сих пор мешают ионизированные газовые облака и низкое разрешение. Лучшие телескопы, чувствительные к кратчайшим радиоволнам-миллиметровых волн, но тарелки, детекторы и технологии обработки данных для этой части спектра были разработаны только в последние несколько десятилетий. "Существует лишь небольшое окно, где мы можем увидеть горизонт событий," говорит Хейно Фальке, астрофизик в университете Радбауд в Неймеген, Нидерланды, и председатель ученого совета EHT. "Млечный Путь подобен молочному стеклу."
Выстрел в темноте
Телескоп Горизонта Событий сейчас объединяет 8 обсерваторий с телескопами миллиметровой длиной волны в глобальный телескоп. Чем дальше они друг от друга, тем лучше расширение.
В начале этого десятилетия, Шеп Долеман и другие исследователи EHT начали испытывать идею с миллиметровыми чувствительными тарелками на Гавайях, в Калифорнии и Аризоне. Позже они расширили массив, чтобы включить Большой миллиметровый телескоп в Мексике. По пути, они получили достаточно хорошее изображение черной дыры в M87, чтобы увидеть источник струи извержения материи -данные, которые помогают им понять, как создаются струи. В 2015 году они увидели магнитное поле вокруг Sgr A *, которое может помочь объяснить, каким образом черные дыры нагревают материал вокруг них.
Но, чтобы увидеть сам горизонт событий, то EHT должен был вырасти еще больше. На протяжении многих лет он эволюционировал из свободной, плохо финансируемой группы в глобальную организацию с участием 30 учреждений в 12 странах. В следующем месяце он расширит сеть и будет включать в том числе IRAM блюдо в Испании, телескоп на Южном полюсе и Атакама Большой миллиметровый / субмиллиметровом массив (ALMA), - большую международную обсерваторию, содержащую 66 блюд на севере Чили. Благодаря огромной площади тарелки, ALMA большое прибавление, потому что это повысит чувствительность EHT на порядок. "Это важно для нас," говорит Долеман.
Добавление новых инструментов не просто. Техника для объединения сигналов от удаленных тарелок известна как интерферометр со сверхдлинной базой, и большинство миллиметровых телескопов не оборудованы, чтобы принять участие. Исследователям EHT пришлось посетить каждый объект, чтобы повозиться с его аппаратной частью и установить новые процессоры цифровых сигналов и регистраторы данных. В случае ALMA, потребовалось некоторое время чтобы уговорить руководство. "Мы должны были пойти в недра ALMA и перемонтировать его," говорит Долеман. "Это требовало политического взаимодействия на всех уровнях."
Следующий месяц будет тяжелым для команды EHT. Всем восьми обсерваториям нужно чистое небо и никаких технических сбоев, чтобы получить наилучшие наблюдения. "В первый раз, все может пойти не так," говорит Фальке. Объемы данных будут настолько велики, что они должны быть записаны на жестких дисках и отправлены обратно в обсерваторию Хайстэка в Уэстфорд, Массачусетс и Института Макса Планка по радиоастрономии в Бонне, Германия, для обработки. Там, устройства, известные как корреляторы, изготовленные из кластеров ПК, но с мощностью суперкомпьютеров, будет тратить месяцы перебирая данные, комбинируя сигналы от отдельных обсерваторий, как если бы они пришли из одной обсерватории шириной с Землю. Добавляет задержку тот момент, что данные с телескопа Южного полюса, не будет до сентября или октября, когда самолеты могут доставить жесткие диски после антарктической зимы.
Когда наконец, все данные объединяются, то в следующем году, команда надеется увидеть яркое кольцо света от фотонов, вращающихся близко к горизонту событий, с темным диском в его центре. Кольцо должно быть ярче, с одной стороны, где вращение черной дыры дает импульс фотонам, хотя изображение при первой попытки не может быть столь же четкими, как симуляции. "Это, вероятно, будет отвратительное изображение, но с научной точки зрения это будет очень интересно," говорит Фальке.
Долеман надеется увидеть структуру в материи закрученного вокруг горизонта событий и смотреть как фильм, как газ попадает в его и исчезает. Такие наблюдения могут помочь объяснить, почему некоторые черные дыры поглащают материю и ярко светятся, а другие-как Sgr A * находиться на голодном пайке. Фальке имеет более простое желание. "Горизонт событий является определяющим в черной дыре", - говорит он. "Я надеюсь увидеть его, в буквальном смысле видеть это."