|
Радиотелескопы на Луне позволят увидеть тени черных дыр
|
|
|
|
Теперь у нас есть прямые изображения двух сверхмассивных черных дыр: M87* и Sag A*. Тот факт, что мы можем получить такие изображения, замечателен, но они могут быть единственными черными дырами, которые мы можем наблюдать. Если только мы не выведем радиоастрономию на совершенно новый уровень.
|
|
|
|
В радиоастрономии невероятно сложно получить изображения с высоким разрешением. Длина волны радиоволн составляет порядка миллиметров или больше, по сравнению с нанометрами для видимого света. Поскольку разрешающая способность телескопа зависит от длины волны, радиотелескопы должны быть огромными. Чтобы получить разрешение большого оптического телескопа, потребовалась бы радиотелескопная антенна шириной почти в 10 километров. Вот почему сейчас мы строим радиотелескопы в виде множества антенн меньшего размера и используем интерферометрию для создания виртуальной антенны размером с антенный массив.
|
|
|
|
И M87*, и Sag A* имеют видимый размер около 40 мкс, что примерно равно размеру бейсбольного мяча на поверхности Луны. Чтобы наблюдать столь маленький объект, астрономам пришлось создать виртуальный телескоп размером с Землю. Для этого потребовалось множество телескопов по всему миру, но даже в этом случае разрешение телескопа Event Horizon составляло всего около 20 угловых секунд. Это одна из причин того, что изображения получаются такими размытыми. Обновление EHT позволило увеличить разрешение до 10 микросекунд, но на этом все.
|
|
|
|
|
|
|
К сожалению, M87* и Sag A* имеют наибольшие видимые размеры среди близлежащих сверхмассивных черных дыр. А M87* особенно яркая, что облегчает наблюдение. Хотя есть десятки других черных дыр, которые мы хотели бы наблюдать, они находятся за пределами возможностей EHT. Так почему бы не создать еще больший виртуальный телескоп?
|
|
|
|
Именно эта идея лежит в основе новой работы, опубликованной в arXiv. Лунный радиотелескоп предлагался уже много раз. Обычно идея заключается в том, чтобы расположить его на дальней стороне Луны, чтобы он был скрыт от всех радиопомех с Земли. В этой новой работе авторы рассматривают пять возможных местоположений: два на дальней стороне, два на ближней стороне и одно на южном полюсе Луны. Несколько местоположений позволят астрономам продолжать наблюдение за объектами, пока Луна вращается вокруг Земли и Солнца.
|
|
|
|
Чувствительность предлагаемых телескопов будет зависеть от их общего размера, но если мы предположим, что чувствительность аналогична чувствительности современных наземных обсерваторий, то наблюдение за другими черными дырами сводится к разрешающей способности системы Земля-Луна. Это зависит от того, где находятся Земля и Луна относительно их цели. Если Земля и Луна находятся на одной линии видимости, то наличие лунных антенн не сильно поможет. Если они будут видеть объект с базовой линией, равной полному радиусу Луны, то мы сможем получить разрешение менее 1 микросекунды.
|
|
|
|
Авторы изучают ориентацию системы Земля-Луна относительно черных дыр в нашем большом космическом окружении и находят около 30 черных дыр, которые можно было бы наблюдать. Они варьируются от сверхмассивной черной дыры в галактике Андромеды до Cyg A*, которая находится в центре радиогалактики на расстоянии 760 световых лет от нас.
|
|
|
|
До запуска радиотелескопов на Луну еще несколько десятилетий, и нам предстоит решить множество инженерных задач. Но исследования, подобные этому, показывают, почему мы должны принять этот вызов. Лунные обсерватории не только зафиксировали бы некоторые из самых слабых радиообъектов, но и показали бы свет вокруг черных дыр в беспрецедентных деталях.
|
|
|
|
Источник
|
