Используя силу интерферометрии, два астрономических проекта впервые смогут непосредственно наблюдать черную дыру в центре Млечного Пути.
Это настоящий монстр, живущий в центре галактики.
Мы знаем, что там находится сверхмассивная черная дыра благодаря движению звезд и газовых облаков, вращающихся вокруг невидимой точки. Эта точка оказывает подавляющее приливное воздействие на все объекты, которые попадают в её ловушку, и эта сила воздействия может быть использована для вычисления массы черной дыры.
Это, конечно, не самая большая черная дыра во Вселенной, но и не самая маленькая. Она в 4 миллиона раз массивнее нашего Солнца.
Эта черная дыра называется Стрелец A* и находится на расстоянии более 20 000 световых лет от Земли, что представляет прямые наблюдение невозможным. Несмотря на свою огромную массу, черная дыра по размерам ничтожна, если смотреть с Земли. Здесь потребуется телескоп с беспрецедентным угловым разрешением.
Хотя мы уже много знаем о Стрельце A* благодаря косвенным наблюдениям, в настоящий момент идет настоящая международная гонка с использованием самых мощных в мире обсерваторий и самых сложных астрономических методов, чтобы предоставить изображение черной дыры Млечного Пути. Это позволит не только доказать, что она существует, но и покажет область, где деформируется пространство-время – место с самой сильной гравитацией во Вселенной.
В настоящее время ведутся огромные глобальные усилия, чтобы связать сеть глобальных радиотелескопов для создания виртуального телескопа, который будет охватывать ширину нашей планеты. Используя невероятную мощь интерферометрии, астрономы могут объединить свет от многих далеких радиоантенн и собрать его в одной точке, чтобы имитировать одну большую радиоантенну, охватывающую весь земной шар.
Это усилие известно как Event Horizon Telescope (EHT), и есть надежда, что проект будет в состоянии достичь углового разрешения и пространственного увеличения, чтобы провести в ближайшее время первые радионаблюдения яркого кольца вблизи горизонта событий Стрелец A* - точки, окружающей черную дыру, откуда ничто, даже свет не может покинуть её.
Тем не менее, существует ещё один проект, который имеет ту же цель, правда будет наблюдать не в радиодиапазоне, а будет смотреть вглубь ядра галактики искать оптический и инфракрасный свет, исходящий от Стрельца А *. Но он нуждается в одной обсерватории, чтобы сделать эту цель реальностью.
В настоящее время инструмент GRAVITY проходит последние проверки перед стартом проекта с использованием Очень Больших Телескопов обсерватории Паранал, расположенной высоко в пустыне Атакама, Чили. Он также будет использовать силу интерферометрии, чтобы сделать изображение нашей сверхмассивной черной дыры. Но вместо того, чтобы использовать глобальную сеть радиотелескопов, как в проекте EHT, GRAVITY будет сочетать в себе свет четырех 8-метровых телескопов VLT интерферометрии (известных под общим названием VLTI), чтобы создать "виртуальный" телескоп, размер которого равен расстоянию между отдельными телескопами.
"Делая это, вы можете достичь того же разрешения и точность, которую вы получите от телескопа в сотню метров в диаметре", - сказал астроном Оливер Пфухл из Института внеземной физики имени Макса Планка, Германия. "Мы знаем, что в течение последних десяти лет черная дыра была на самом деле не черной. Мы замечаем осветление и затемнение", - добавил он.
Это происходит из-за того, что материя падает в горизонт событий, создавая мощную вспышку энергии. Природа этих вспышек плохо изучена, но проект должен быть в состоянии отследить это событие. Это поглощение материи будет выступать в качестве сигнальных меток, помогая нам увидеть структуру пространства-времени непосредственно вокруг черной дыры в первый раз.
"Наша цель состоит в том, чтобы измерить эти движения. Если мы сможем изучить эти движения, которые происходят так близко к черной дыре, у нас будут уникальные данные. Таким образом, мы можем напрямую проверить общую теорию относительно в одних из самых экстремальных условиях, которые мы можем найти во Вселенной", - добавил Пфухл.
Сама ALMA представляет собой интерферометр, который состоит из 66 радиоантенн, расположенных на плато Чахнантор на высоте около 5000 метров (16,400 футов). Астроном Линда Уотсон использует данные ALMA для изучения холодной пыли в межзвездном пространстве, но комбинируя их с данными EHT, его радио собирающая сила поможет нам понять динамику среды, окружающей Стрелец A*.
"ALMA – это интерферометр с 66 антеннами, но по отношению к EHT она представляет собой только один телескоп и, комбинируя его с другими телескопами по всему миру, мы создадим один глобальный интерферометр", - добавила она.
Многие черные дыры, как полагают ученые, обладают аккреционным диском из закрученного газа и пыли. ALMA, в сочетании с данными EHT, будет иметь возможность оценить структуру этого диска, скорость и направление движения. Не имея прямых наблюдений, многие из этих характеристик были спрогнозированы с помощью компьютерного моделирования или выведены из косвенных наблюдений. Мы вступаем в эпоху, когда мы можем получить ответы на некоторые из самых больших тайн.