Proaspăt de la prima sa imagine a găurii negre din centrul galaxiei noastre, Telescopul Event Horizon este gata să facă următorul pas prin captarea unor filme de gaz care curge turbulent peste o gaură neagră.
Cele două imagini ale găurii negre Telescopul Event Horizon (EHT) a produs până acum – cea de Săgetător A* în Calea lactee și cea a găurii negre din centrul galaxiei M87 — sunt instantanee în timp. Găurile negre se rotesc în mod constant pe măsură ce gazul orbitează suprafața sau orizontul de evenimente, dar imaginile încă nu arată cu adevărat această rotație.
Astfel, oamenii de știință visează la filme produse prin imagini repetate găuri negre peste luni si ani. Cercetătorii speră că aceste filme vor arăta cum evoluează discurile de acumulare a găurilor negre pe măsură ce gazul curge prin ele și cum câmpurile magnetice din interiorul discului se încurcă și se răsucesc pe măsură ce sunt trase în jurul discurilor.
Au existat deja încercări de a face un film. „Am încercat acest lucru cu date din 2017”, a declarat Katie Bouman, un informatician la Institutul de Tehnologie din California, la conferința de presă a NSF de joi, 12 mai, făcând aluzie la campania de observație din 2017 care a produs datele din spatele imaginilor. dintre cele două găuri negre.
Săgetător A* în imagini: Prima fotografie a găurii negre monstroase a Căii Lactee explicată în imagini
„Am dezvoltat algoritmi care ne-au permis să facem filme și să le aplicăm datelor”, a adăugat ea. „Am văzut că, deși era ceva interesant acolo, datele pe care le avem acum nu limitează suficient acest film pentru a spune ceva despre care suntem cu adevărat încrezători”.
Prin urmare, oamenii de știință au nevoie de mai multe date înainte ca un videoclip să fie fezabil, dar capturarea acestor date durează mult timp, iar telescoapele care compun proiectul EHT au alte programe de observare de finalizat.
Pentru a face față provocării, inginerii implementează îmbunătățiri tehnice, astfel încât până în 2024, astronomii EHT să poată activa și dezactiva observațiile. Această capacitate va permite oamenilor de știință să folosească timpul liber pe telescoape pe o perioadă lungă de timp, mai degrabă decât o campanie de observare a unei săptămâni sau două.
Vincent Fish, un astrofizician la Observatorul Haystack al Institutului de Tehnologie din Massachusetts, descrie abordarea ca fiind o observație agilă. „Atunci, faci observațiile tale [the telescopes] pot să se întoarcă și să facă cealaltă știință în restul timpului”, a spus Fish la conferința de presă a NSF.
Deși aceste observații agile vor începe în 2024, oamenii de știință EHT vor avea nevoie de câțiva ani pentru a procesa datele într-un film folosind tehnicile de imagistică descrise de Bouman.
Calea Lactee versus M87: Fotografiile telescopului Event Horizon arată 2 găuri negre de monstru foarte diferiți
Prima vedetă de film va fi gaura neagră M87, o galaxie eliptică din inima clusterului de galaxii Fecioara, la 54,5 milioane de ani lumină distanță. Pământ. În ciuda distanței mari, această gaură neagră apare de fapt pe cer la o dimensiune similară cu cea a Săgetător A*, deoarece este mult mai mare. Inelul de gaz fotografiat în jurul Săgetător A* s-ar putea încadra în interiorul orbitei lui Mercura cărei rază este de aproximativ 36 de milioane de mile (58 de milioane de kilometri), în timp ce gaura neagră M87 ar putea cuprinde cu ușurință orbitele tuturor planetelor din sistem solar.
Dimensiunea găurii negre M87 ajută de fapt la realizarea de filme. Deoarece Săgetătorul A* este mult mai mic, schimbările au loc mult mai repede pe măsură ce gazul bate gaura neagră – prea repede pentru ca observațiile sporadice EHT să poată fi urmărite. Deoarece gaura neagră a lui M87 este atât de uriașă, schimbările în inelul său de gaz durează săptămâni sau luni pentru a deveni evidente, permițând filmelor să fie surprinse într-un ritm mai maiestuos.
Observarea agilă are alte avantaje. Uneori, găurile negre experimentează o explozie atunci când sfâșie un asteroid sau un nor de gaz care s-a apropiat prea mult. Observarea unor astfel de explozii necesită o monitorizare rapidă, lucru pe care EHT nu a putut să o facă până acum, având în vedere logistica programării timpului pe telescoape și a amenajării echipamentelor necesare. Cu o observare agilă, EHT va putea urmări prin simpla apăsare a unui comutator dacă astronomii observă o explozie în M87 sau chiar în Săgetător A*.
„Este uriaș să poți surprinde arderea pe termen scurt”, a declarat Ryan Hickox, astrofizician la Dartmouth College, pentru Space.com.
Deși nu ar trebui să ne așteptăm la niciun film cu Săgetător A* în curând, mai sunt multe de urmărit între timp. EHT a măsurat deja nivelul de polarizarea luminii discului de gaz al lui M87care le spune astronomilor puterea și direcția câmpurilor magnetice învăluite în disc, emanând posibil chiar din gaura neagră.
„Următorul nostru pas va fi să creăm imagini polarizate ale Săgetător A*, astfel încât să putem vedea câmpurile magnetice din apropierea găurii negre și să vedem cum sunt trase. [around] de gaura neagră în sine”, a declarat Michael Johnson, astrofizician la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică, la conferința de presă a NSF.
Un alt pas va rafina viziunea EHT asupra găurilor negre. Șapte observatoare au colaborat la imaginea găurii negre M87; odată cu adăugarea Telescopului de la Polul Sud, opt observatoare au participat la imagistica Sagetatorului A*.
Telescopul Event Horizon funcționează folosind interferometrie de bază foarte lungă, o tehnică care combină telescoape. Distanța dintre telescoape, pe care oamenii de știință o numesc „linia de bază”, este echivalentă cu deschiderea unui telescop normal.
Dacă mai multe telescoape se pot alătura proiectului EHT, liniile de bază care conectează observatoarele ar putea crește ca număr și lungime. Prelungirea liniilor de bază crește rezoluția, permițând oamenilor de știință să vadă detalii mai fine. Între timp, creșterea numărului de linii de bază crește sensibilitatea EHT și numărul său de unghiuri de vizualizare. Acest factor este afișat în imaginea Săgetător A*, care pare neuniformă: aceste puncte luminoase nu sunt puncte fierbinți, ci marchează mai degrabă regiunile în care unghiurile de vizualizare ale mai multor perechi de telescoape au coincis, rezultând un semnal mai puternic.
Trei telescoape noi au fost adăugate la EHT de la campaniile de imagistică M87 și Sagittarius A*. Este vorba despre Greenland Telescope Project, observatorul IRAM NOEMA din Alpii francezi și telescopul Kitt Peak de 12 metri din Arizona. Deoarece Proiectul Telescopului Groenlanda este atât de departe la nord, poate observa doar M87 și nu Săgetătorul A*; pe de altă parte, telescopul de la Polul Sud nu poate vedea M87. Astfel, doar 10 telescoape vor putea observa fiecare gaură neagră.
„Adăugarea de noi stații va ajuta foarte mult”, a spus Hickox.
Și cum rămâne cu alte găuri negre din alte galaxii? Din păcate, s-ar putea să fim mulțumiți deocamdată cu două găuri negre.
„Una dintre provocări este că nu există cu adevărat găuri negre care să aibă un orizont de evenimente suficient de mare, așa cum este proiectat pe cer, care să poată fi vizualizate cu ușurință cu Telescopul Event Horizon”, a spus Hickox.
Asta nu înseamnă că EHT nu le poate observa. Rețeaua a observat deja avioane din unele galaxii active, cum ar fi quasarul 3C273care se află la 2,4 miliarde de ani lumină de Pământ și are o gaură neagră centrală de aproximativ 880 de milioane de mase solare.
Aceste avioane pot fi surprinzător de informative, a spus Hickox. „Există o mulțime de structuri cu adevărat interesante în aceste jeturi care ne spun cum particulele sunt accelerate în jurul unei găuri negre și cum interacționează cu mediul după ejectare și cum funcționează câmpurile magnetice și care este compoziția acestor particule, și toate acele lucruri, care afectează modul în care acele jeturi influențează apoi gazul la scară foarte mare din jurul galaxiei lor”, a spus el.
Din 2020 programul de observare EHT a fost anulat din cauza pandemiei de COVID-19, există timp pierdut pentru a compensa. Cu toate acestea, pauza le-a oferit oamenilor de știință oportunitatea de a procesa imaginea Săgetător A* și de a dezvolta noi tehnologii și algoritmi de procesare a imaginilor cu care să extragă mai multe detalii din imagini.
Abia am zgâriat suprafața a ceea ce ne pot spune aceste două găuri negre. Se învârt, și dacă da, cât de repede? De unde provin câmpurile lor magnetice? Consumă gaz în înghițituri mici sau pasc gazul mai treptat? Și cum își afectează mediul imediat în galaxiile lor?
Odată cu lansarea imaginii Săgetător A*, răspunsurile la unele dintre aceste întrebări pot fi aproape la îndemână.
Urmărește-l pe Keith Cooper pe Twitter @21stCenturySETI. urmează-ne pe Twitter @Espacedotcom și pe Facebook.