|
Перспективы иссследования черных дыр
|
|
|
|
Группа международных исследователей под руководством Центра астрофизики Гарвардский и Смитсоновский институты (CfA) четыре года назад добились невообразимого: с помощью новаторского телескопа удалось получить изображение черной дыры. В прошлом месяце некоторые из этих исследователей, инженеров и физиков собрались в Гарварде, чтобы обсудить и начать составлять планы следующего шага: более тщательного изучения фотонных колец, окружающих черные дыры, светящиеся оранжевым светом. Миссия получила название Event Horizon Explorer (EHE), и группа надеется, что она даст дополнительную информацию о черных дырах, которые находятся в центре галактик. Проект стоимостью 300 миллионов долларов по изучению природы пространства и времени основан на успехе проекта Event Horizon Telescope (EHT) 2019 года, когда исследователи сделали первое в истории изображение черной дыры, такого крошечного фокуса, как «самые большие на Земле». небо примерно такого же размера, как атом на расстоянии вытянутой руки», — сказал Майкл Джонсон, астрофизик из CfA.
|
|
|
|
«Сейчас мы пытаемся запустить космическую миссию, которая улучшит резкость изображений EHT в 10 раз», — сказал Джонсон. Это позволило бы обнаружить фотонные кольца — кольца, образованные светом, вращающимся вокруг черной дыры. Джонсон описал их как похожие на «многоуровневый свадебный торт, где каждый раз, когда гаснет свет, он создает более острое кольцо». В настоящее время «мы не можем видеть их на изображениях EHT. Они слишком узкие, чтобы их можно было отличить от остального света вблизи черной дыры», — сказал он. Это грандиозное предприятие, но для недавно собравшейся команды из более чем 70 исследователей проект начинает казаться возможным. «Мы пытались выяснить, есть ли какие-то новинки. Была ли какая-то причина, по которой мы не можем запустить это в течение следующих 10 лет? И самое интересное, что их не было», — сказала Дженис Хьюстон, системный инженер CfA. «Мы думаем, что сможем держать руку на пульсе и действительно построим это в течение следующего десятилетия».
|
|
|
Концепция, кажется, взята из голливудской космической одиссеи. «Обнаружение фотонного кольца требует записи огромных объемов данных на космическом корабле. Мы планируем использовать лазерный свет для передачи информации, эквивалентной всей Библиотеке Конгресса, на Землю», — сказал Питер Галисон, профессор истории науки Университета Джозефа Пеллегрино. и физика и директор Гарвардской инициативы по черной дыре. Однако расплата может стать веским доказательством того, что когда-то казалось невозможным. Фотонные кольца, например, могли бы предоставить доказательство того, что черные дыры в центрах галактик вращаются и что они тянут за собой свое пространство-время, вращаясь. Пространство-время — это математическая модель, описывающая четырехмерную ткань космоса — длину, ширину, высоту и время. «Если черная дыра вращается, она искажает форму фотонного кольца, сжимая его в овал», — сказал Галисон. Если EHE сможет измерить фотонное кольцо, «это будет надежное измерение эффектов вращающейся черной дыры, искривляющей путь самого света».
|
|
|
|
Прежде чем EHE сможет запуститься, ему предстоит столкнуться с огромными проблемами: от создания чувствительных приемников, которые охлаждаются почти до абсолютного нуля для регистрации света, попадающего в телескоп, до запуска тарелки диаметром несколько метров с исключительно точной поверхностью. «В НАСА мы всегда раздвигаем границы инженерии, чтобы исследовать совершенно новые части Вселенной», — сказал Элиад Перец, специалист по полетам и приборам из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Это шанс объединить прорывные технологии во многих различных системах, чтобы приблизить нас, чем когда-либо прежде, к тому, чтобы увидеть край Вселенной». Доминик Чанг, изучающий физику в Высшей школе искусств и наук им. Гриффина Гарвардского университета, является одним из ученых, работающих над теоретической физикой в рамках проекта. В течение последних двух лет он строил основанные на физике модели, которые «быстро вычисляются и могут быть приспособлены к данным для описания того, что происходит в трехмерной геометрии пространства-времени». Во время семинара Чанг сосредоточился на научных приложениях для EHE, выдвинув предложения, которые инженеры могли бы разумно построить.
|
|
|
|
«По сути, мы хотели придумать набор идей, которые, как мы знали, мы могли бы поддержать с помощью множества симуляций. И семинар привел к шквалу новых идей. Удивительно быть частью этого проекта на первом этаже и внести свой вклад. к всплеску прогресса, который связан с потенциальным новым экспериментом», — сказал Чанг. «Эта миссия будет иметь серьезные последствия для нескольких приоритетных областей, определенных астрономическим сообществом США в последнем десятилетнем обзоре», — сказал Питер Курчински, главный исследователь космического происхождения в NASA Goddard. «Это исключительная возможность для нас, наконец, понять, как на самом деле образовались огромные черные дыры в центрах галактик». Декан по науке FAS Кристофер Стаббс обратился к семинару в один из его первых дней, дав группе рекомендации в докладе под названием «Стремление к большему: руководство для ученых по крупным проектам и крупному сотрудничеству». «Примечательно, что этой группе, наряду с другими, удалось совершить парадоксальную вещь — визуализировать черную дыру», — сказал он. «Использование этого и продвижение вперед имеет большое значение».
|
|
|
|
Источник
|
