Радиотелескопы на Луне позволят наблюдать тени от черных дыр
Астрономы уже получили изображения двух сверхмассивных черных дыр. Речь идет об объектах M87* и Стрелец A*. Эти снимки появились благодаря глобальной сети телескопов, однако на этом возможности существующей техники практически исчерпаны. Для наблюдения за другими подобными объектами требуется оборудование нового уровня, поэтому ученые предлагают разместить радиотелескопы прямо в лунных кратерах.
Сложность получения качественных изображений заключается в особенностях радиоастрономии. Радиоволны имеют длину порядка миллиметров и более, тогда как волны видимого света измеряются в нанометрах. Из-за этого для высокой четкости снимка нужны антенны огромного размера. Построить единую тарелку шириной в десять километров физически невозможно, поэтому ученые объединяют множество небольших антенн в одну сеть. Этот метод называется интерферометрией, и он позволяет создать гигантский виртуальный телескоп.
Ранее астрономы объединили телескопы по всей Земле в проект Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope). Это позволило разглядеть объекты с угловым размером около 40 микросекунд. Такой видимый размер имел бы теннисный мяч на поверхности Луны. Даже при использовании мощностей всей планеты разрешение составило лишь 20 микросекунд. Именно поэтому известные нам изображения черных дыр выглядят размытыми. Модернизация текущей системы улучшит четкость в два раза, но это ее технический предел.
«Сработал, несмотря на скепсис»: Евгения Кравченко о прорыве и непобитом рекорде «Спектра-Р»
M87* и Стрелец A* считаются самыми крупными и яркими для наблюдателя с Земли. Другие черные дыры расположены дальше или выглядят тусклее, поэтому нынешняя техника их не видит. Для их изучения нужна еще более масштабная сеть. Авторы новой статьи на сервере препринтов arXiv предложили включить в эту сеть радиотелескопы на Луне.
Исследователи рассмотрели пять потенциальных точек для установки оборудования на спутнике Земли. Две из них находятся на видимой стороне, две — на обратной, и одна — на Южном полюсе. Использование нескольких локаций позволит вести наблюдения непрерывно, пока Луна вращается вокруг Земли и Солнца.
Эффективность системы зависит от взаимного расположения Земли и Луны относительно цели. Если объединить наземные и лунные антенны, получится виртуальный телескоп размером с расстояние между нашей планетой и спутником. Это повысит разрешение до значения менее одной микросекунды.
Авторы исследования проанализировали ориентацию такой системы в пространстве и нашли почти 30 черных дыр, которые станут доступны для наблюдения. В этот список попали сверхмассивная черная дыра в галактике Андромеды и объект Лебедь A*, расположенный в центре радиогалактики на расстоянии 760 световых лет.
Реализация подобного проекта займет десятилетия, так как инженерам предстоит решить множество сложных задач. Однако лунные обсерватории помогут увидеть даже тусклые радиоисточники и рассмотреть свечение вокруг черных дыр в деталях, которые сейчас недоступны.
На обложке концепт радиотелескопа в лунном кратере. Источник иллюстрации: Vladimir Vustyansky/ NASA
Самое популярное
