Bức ảnh đầu tiên của chúng ta về một lỗ đen là một khoảnh khắc lớn cho khoa học. Đó là cách mà chúng tôi sẽ học được nhiều hơn về những người khổng lồ phá vỡ quy tắc này.
Giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học từ Đại học Radboud ở thành phố Nijmegen, Hà Lan, cùng với Cơ quan Vũ trụ châu Âu và các đối tác khác, đang phát triển một kế hoạch để có được những bức ảnh đen sắc nét hơn nhiều.
Hình ảnh đầu tiên của Kính viễn vọng Chân trời Kính viễn vọng (EHT) về một lỗ đen là một chiến thắng khoa học và là một kỳ công của sự hợp tác, kỹ thuật và công nghệ. Ném vào loài của chúng tôi sự tò mò bẩm sinh về thiên nhiên, quá. Nó là một hỗn hợp mạnh mẽ, hiệu quả.
Nhưng, hình ảnh hơi mờ, phải không? Nó vẫn là một chiến thắng, và rất nhiều nghiên cứu và bài báo mới sẽ có kết quả từ nó. Nhưng nó có thể tốt hơn không?
Nhóm các nhà khoa học có kế hoạch phóng kính viễn vọng vô tuyến vào không gian để có được hình ảnh rõ hơn về các lỗ đen. Họ đã xuất bản một bài báo trên tạp chí Astronomy and Astrophysics mô tả chi tiết kế hoạch của họ. Mục tiêu cuối cùng của họ? Để kiểm tra thuyết Einstein Einstein về thuyết tương đối rộng, một lần nữa.
Thuyết Einstein về thuyết tương đối rộng dự đoán chính xác kích thước và hình dạng của một lỗ đen nên có.
Freek Roelofs, Tác giả chính, Đại học Radboud.
EHT là một nhóm các kính viễn vọng vô tuyến trên toàn thế giới hoạt động kết hợp với nhau. Họ làm việc theo nguyên tắc giao thoa kế. Cùng nhau, các phạm vi hoạt động giống như một loại kính viễn vọng ảo có kích thước bằng Trái đất. Đó là cách mà chúng ta có một kính thiên văn đủ lớn để nhìn thấy một lỗ đen. Nhưng EHT bị cản trở bởi điều tương tự như các kính thiên văn trên mặt đất khác: bầu khí quyển Trái đất.
Bầu khí quyển Trái đất có thể tạo ra rất nhiều vấn đề cho các nhà thiên văn học. Kính thiên văn phải bằng cách nào đó thích nghi với bầu khí quyển để thu thập hình ảnh của các vật thể ở khoảng cách lớn. Đó là lý do tại sao kính thiên văn được chế tạo ở những vị trí đặc biệt: lý tưởng trong môi trường khô cằn ở độ cao.
Các kính viễn vọng vô tuyến EHT, ở các vị trí cao trên toàn cầu. Họ ở vùng núi Alps, ở Sierra Nevada, Atacama và Hawaii. Nhưng họ vẫn bị giới hạn bởi bầu không khí Trái đất. Và bầu không khí đó ngăn không cho sóng vô tuyến tần số cao nhất đến phạm vi ..
Trong không gian, bạn có thể quan sát ở tần số vô tuyến cao hơn, bởi vì tần số từ Trái đất được lọc ra bởi bầu khí quyển.
Freek Roelofs, Tác giả chính, Đại học Radboud.
Có một yếu tố giới hạn khác cho tính hiệu quả của EHT: kích thước của Trái đất. Trên Trái đất, chúng ta chỉ có thể sử dụng giao thoa kế để liên kết các phạm vi không cách xa nhau hơn chiều rộng của Lốc trên Trái đất. Vì vậy, bất kỳ kính viễn vọng ảo nào cũng bị giới hạn bởi kích thước của chính hành tinh chúng ta.
Các tác giả của bài báo có một giải pháp cho cả vấn đề khí quyển và vấn đề kích thước Trái đất. Đặt kính thiên văn vô tuyến tại chỗ.
Họ gọi dự án được đề xuất của họ là Event Horizon Imager (EHI) và họ nói rằng nó có thể tạo ra hình ảnh của các lỗ đen sắc nét gấp năm lần so với EHT. Ý tưởng là đưa hai hoặc ba vệ tinh lên quỹ đạo hoạt động như đài quan sát vô tuyến. Ở ngoài kia, họ sẽ không có cả những hạn chế của EHT.
Có rất nhiều lợi thế khi sử dụng các vệ tinh thay vì kính viễn vọng vô tuyến vĩnh viễn trên Trái đất, như với Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT), chuyên gia Freek Roelofs, một ứng cử viên tiến sĩ tại Đại học Radboud và là tác giả chính của bài báo. Trong không gian, bạn có thể quan sát ở tần số vô tuyến cao hơn, bởi vì tần số từ Trái đất được lọc ra bởi bầu khí quyển. Khoảng cách giữa các kính thiên văn trong không gian cũng lớn hơn. Điều này cho phép chúng ta tiến một bước lớn. Chúng tôi có thể chụp ảnh với độ phân giải nhiều hơn năm lần so với EHT.
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra hình ảnh mô phỏng của các lỗ đen đại diện cho những gì EHI có thể nhìn thấy.
Những hình ảnh sắc nét hơn về một lỗ đen sẽ dẫn đến thông tin tốt hơn có thể được sử dụng để kiểm tra Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng một cách chi tiết hơn. Thực tế là các vệ tinh đang di chuyển quanh Trái đất tạo ra những lợi thế đáng kể, Giáo sư Thiên văn học Đài phát thanh của Đài phát thanh Heino Falcke nói. Với họ, bạn có thể chụp những bức ảnh hoàn hảo để xem chi tiết thực sự của các lỗ đen. Nếu xảy ra những sai lệch nhỏ so với lý thuyết Einstein Einstein, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy chúng.
Các thử nghiệm tiếp theo về Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng là một trong những mục tiêu chính của EHI. Trong một cuộc trao đổi email với Tạp chí Vũ trụ, tác giả chính Freek Roelofs đã giải thích theo cách này: thuyết Einstein Einstein thuyết tương đối rộng dự đoán chính xác kích thước và hình dạng của một lỗ đen nên có. Các lý thuyết khác về trọng lực dự đoán kích thước và hình dạng khác nhau, nhưng sự khác biệt với dự đoán từ thuyết tương đối rộng thường nhỏ hơn 10% hoặc hơn. Vì vậy, để có thể phân biệt giữa thuyết tương đối rộng và các lý thuyết khác về trọng lực, chúng ta cần những hình ảnh có độ phân giải cao mà chúng ta chỉ có thể thu được từ các quan sát trên không gian.
Vâng, có những lý thuyết khác về trọng lực. Mặc dù mỗi khi các nhà khoa học có thể kiểm tra Einstein, TGR, bằng chứng ủng hộ lý thuyết này, vẫn còn một số câu hỏi khó hiểu. Có nhiều lý thuyết khác nhau về lực hấp dẫn ngoài kia trong thế giới khoa học, và họ chủ yếu gắn liền với những câu hỏi chưa được trả lời của chúng tôi xung quanh các lỗ đen, vật chất tối và năng lượng tối.
Có hàng tá các lý thuyết khác nhau về lực hấp dẫn, và hầu hết trong số chúng đã chống lại các bằng chứng. Nhưng chúng tồn tại bởi vì nếu một trong những thí nghiệm này được thiết kế để kiểm tra Einstein thì TGR chứng minh nó sai, chúng ta phải có một lý thuyết khác để làm việc.
Phần mềm Với EHT, các ổ cứng có dữ liệu được chuyển đến trung tâm xử lý bằng máy bay. Điều đó tất nhiên là không thể trong không gian.
Volodymyr Kudriashov, nhà nghiên cứu tại Radboud Radio Lab và ESA / ESTEC.
Có rất nhiều thách thức phải giải quyết nếu EHI từng đi qua. Với EHT, mỗi đài quan sát lưu dữ liệu của nó trên ổ cứng được gửi đến trung tâm xử lý dữ liệu. Tất cả dữ liệu từ mỗi phạm vi được kết hợp bằng đồng hồ nguyên tử cho độ chính xác cực cao. Nhưng làm thế nào điều đó sẽ làm việc trong không gian?
Phần mềm Với EHT, các ổ cứng có dữ liệu được chuyển đến trung tâm xử lý bằng máy bay. Volodymyr Kudriashov, một nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Radio Radboud, người cũng làm việc tại ESA / ESTEC, nói rằng điều đó không thể xảy ra trong không gian. Theo bài báo, một liên kết laser có thể được sử dụng để gửi dữ liệu đến Trái đất để xử lý. Họ đã có một tiền lệ cho điều đó, theo họ, và các nhiệm vụ không gian trong tương lai được lên kế hoạch sẽ tinh chỉnh thông tin liên lạc bằng laser hơn nữa.
Một thách thức khác là vị trí và tốc độ chính xác của các vệ tinh cần thiết để tạo ra hình ảnh sắc nét. Kudriashov cho biết, khái niệm này đòi hỏi bạn phải có khả năng xác định vị trí và tốc độ của các vệ tinh rất chính xác. Tuy nhiên, chúng tôi thực sự tin rằng dự án là khả thi.
EHI sẽ hoạt động cùng với EHT như một loại giao thoa kế lai, kết hợp dữ liệu từ tất cả các đài quan sát trên mặt đất với dữ liệu từ các đài quan sát quỹ đạo. Tốt nhất của cả hai thế giới.
Falcke sử dụng một phép lai như thế này có thể cung cấp khả năng tạo ra hình ảnh chuyển động của lỗ đen và bạn có thể quan sát được nhiều hơn và cả các nguồn yếu hơn, Falcke nói.
Nguồn:
- Thông cáo báo chí: Kính thiên văn trong không gian cho hình ảnh sắc nét hơn về các lỗ đen
- Tài liệu nghiên cứu: Mô phỏng hình ảnh chân trời sự kiện của Nhân Mã A * từ không gian
- Kính viễn vọng chân trời
