Cum telescopul Event Horizon a fotografiat o gaură neagră invizibilă
O gaură neagră nu este un lucru ușor de fotografiat. Aceste obiecte impresionante sunt atât de dense încât nici lumina nu poate scăpa din vecinătatea lor. Prin definiție, ele sunt invizibile. Deci, când echipa Telescopului Event Horizon a făcut publică prima imagine a unei găuri negre, ceea ce au eliberat într-adevăr era o imagine a orizontului evenimentului găurii negre – distanța minimă de la centrul găurii negre unde gravitația este încă suficient de slabă pentru ca lumina să scape.
Și cum au făcut-o este la fel de impresionant ca imaginea însăși. Cercetătorii EHT au convins cercetători din întreaga lume să-și îndrepte telescoapele radio către un grup select de găuri negre, apoi au combinat observațiile pentru a crea o gamă gigantică de dimensiunea planetei noastre.
„Prin această tehnică, am reușit să folosim în mod esențial diametrul Pământului ca putere de rezolvare”, spune John Carlstrom, care conduce Telescopul Polului Sud, partener EHT. Această tehnică i-au lăsat să vadă detalii mai fine chiar decât telescopul spațial Hubble.
Luat de telescopul spațial Hubble, imaginea arată un jet de explozie de la M87.
Fotografiind un monstru
În 2017, EHT și-a îndreptat privirea către găuri negre supermasive din centrele a două galaxii: propria Calea Lactee și o galaxie eliptică de aproximativ 50 de milioane de ani-lumină, numită M87. Fiecare dintre acești monștrii astronomici are un disc de material – gaz, praf, plasmă – învârtindu-se în jurul găurii negre. Acest material se încălzește și strălucește până se ajunge în starea actuală. Prin captarea unei imagini a discului strălucitor din jurul găurii negre a lui M87 și a marginii interioare întunecate provocată de orizontul evenimentului găurii negre, oamenii de știință nu numai că au făcut istorie, dar ne-au extins cunoștințele despre cum funcționează găurile negre.
Deci, de ce astronomii nu au mai realizat așa ceva? Pentru că este o chestie incredibil de dificilă. Găurile negre supermasive au o masă extraordinară, dar sunt super compacte. Cea din centrul galaxiei noastre, numită Sagittarius A * (Sgr A *), are un orizont al evenimentelor mai mic decât distanța dintre Soare și Pământ. Este de aproximativ 26.000 de ani-lumină distanță și ocupă o cantitate minusculă din cer – doar câteva miliarde din lățimea lunii pline. Gaura neagră din centrul M87, pe de altă parte, este de 1000 de ori mai mare decât cea a noastră, dar se află, de asemenea, de aproximativ 2.000 de ori mai departe. Deci, pe cerul Pământului, este mai mult sau mai puțin aceeași dimensiune ca Sgr A *. Inutil să spun că aveți nevoie de un telescop cu adevărat puternic pentru a fotografia această gaură neagră.
În general, rezoluția unui telescop – cât de mică poate fi ținta – se reduce la dimensiunea sa. Cu cât telescopul este mai mare, cu atât are mai multă putere de rezoluție și mai puține detalii pe care le poate face. Dar chiar și cele mai mari telescoape din lume, cum ar fi Observatorul Arecibo din Puerto Rico și în Telescopul sferic cu o sută de metri Aperture din China, nu sunt suficient de mari pentru a fotografia aceste găuri negre.
Fotografia cu gaura neagra 101
Astronomii pot sa treacă peste aceasta problemă prin conectarea a numeroase radio-telescoape mai mici într-o singura matrice, unde acestea acționează efectiv ca un telescop gigant. Fiecare antena din matrice colectează lumina de la un obiect țintă, cum ar fi discul strălucitor din jurul unei găuri negre, și convertește undele radio pe care le primește într-un semnal electronic.
Apoi au folosit un computer numit corelator pentru a combina toate semnalele electronice din diferite telescoape în ceea ce se numește un model de interferență. În cele din urmă, astronomii au dat un fel de matematică specială pentru a decoda acel model, arătând ce ar arăta țintă în cer dacă ochii noștri ar putea vedea în lungimi de undă radio.
Cu o serie de telescoape radio, distanța dintre telescoapele individuale determină puterea de rezolvare a matricei. Cu cât sunt mai multe telescoape, cu atât este mai bună puterea de rezolvare a acelei matrice. De aceea, observatoarele radio precum „Very Large Array din New Mexico și ” Atacama Large Millimeter Array” din Chile pot avea telescoape la distanță mică. Dar chiar și aceste magistrale nu sunt suficient de mari pentru a rezolva micile urme de radio de pe cer ale găurii negre supermasive din Calea Lactee sau cea din M87.
Deci, pentru a rezolva cu adevărat problema rezoluției, astronomii combină datele de la telescoape din locații complet diferite, folosind ceasuri atomice precise și sisteme GPS pentru a atenționa observațiile și pentru a păstra totul în sincronizare.
„Puteți să vă puneți antenele oriunde pe Pământ unde vă place. Poți pune unul în California și pune unul în Virginia de Vest „, spune Jim Braatz, un astronom la Observatorul Național de Radio Astronomie care nu face parte din colaborarea EHT. „Cu cele două antene, puteți simula sau imita un telescop cu diametrul întregii țări.”
lasă un comentariu, scrie-ne părerea ta.