После первого в истории изображения черной дыры что ожидать дальше?

Телескоп горизонта событий (EHT) предоставил астрономам первые в истории изображения сверхмассивных черных дыр: той, что находится в центре галактики M87, и соседней с нами, Стрельца A* , которая находится в центре Млечного Пути. Эти невероятные изображения впервые запечатлели тени черных дыр. Теперь у астрономов есть новая цель.

Большая часть того, что мы можем увидеть на этих первых изображениях, — это свет, который был отклонен невероятной гравитацией черной дыры. Но очень близко к этим сверхмассивным объектам фотоны могут вращаться вокруг них.

Чем они ближе, тем больше фотонов совершают оборот вокруг сверхмассивной черной дыры, и чем больше оборотов они совершают, тем острее эти фотонные кольца. И это то, что астрономы надеются увидеть дальше.

Были предприняты различные теоретические подходы для извлечения сигнала фотонного кольца из текущих данных EHT. Наблюдения, проведенные в последние несколько лет, еще больше уточнят это измерение. Но чтобы по-настоящему увидеть фотонное кольцо, телескоп нужно сделать более чувствительным. А для этого нужно отправиться в космос.

EHT — поистине уникальный телескоп. Хитрый трюк в радиоастрономии позволяет улучшить разрешение изображений, если два телескопа смотрят на один и тот же объект одновременно. Объединенная обсерватория имеет эффективный диаметр, равный расстоянию между двумя телескопами. В случае EHT восемь радиотелескопов были разбросаны по всему миру от Европы через Америку до Антарктиды, чтобы создать телескоп размером с Землю.

Чтобы сделать больший телескоп, нужно отправиться в космос. Вот тут -то и появляется предложение об Event Horizon Explorer (EHE) стоимостью 300 миллионов долларов: космическом аппарате, который может сделать телескоп еще больше и позволить астрономам исследовать фотонное кольцо.

«Сейчас мы изучаем космическую миссию, которая улучшит резкость изображений EHT в 10 раз», — сказал один из инициаторов миссии Майкл Джонсон, астрофизик из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов.

На недавней встрече 70 исследователей в разных дисциплинах рассмотрели возможность такой миссии. Телескоп должен быть чрезвычайно чувствительным и иметь очень точную настройку, чтобы иметь возможность координировать свои действия с другими телескопами. Он должен находиться на стабильной орбите, но не слишком далеко, потому что ему придется передавать на Землю очень много данных.

«Обнаружение фотонного кольца требует записи огромных объемов данных на космическом аппарате. Мы планируем использовать лазерный луч, чтобы направить на Землю информационный эквивалент всей Библиотеки Конгресса», — добавил Питер Галисон, профессор физики и директор Гарвардской инициативы «Черная дыра».

Такие технологии, как лазерная связь, находятся на стадии становления, некоторые из компонентов уже испытаны, а другие находятся в стадии разработки. Основываясь на рассмотрении текущих технологий и технологий ближайшего будущего, команда поняла, что подобная миссия не является фантастической в краткосрочной перспективе.

«Мы пытались выяснить, были ли какие-то преграды. Была ли какая-то причина, по которой мы не можем запустить миссию в течение следующих 10 лет? И самое интересное, что их не было», — сказала Дженис Хьюстон, системный инженер CfA. «Мы думаем, что сможем держать руку на пульсе и действительно построим это в течение следующего десятилетия».

Наблюдение за фотонным кольцом позволит лучше понять свойства этих невероятных небесных объектов, а также проверить фундаментальные теории Вселенной и, возможно, найти то, что находится за их пределами.

«Если черная дыра вращается, она исказит форму фотонного кольца, сжав его в овал», — добавил Питер Галисон. «Если EHE сможет измерить фотонное кольцо, это будет надежное измерение эффектов вращающейся черной дыры, искривляющей путь самого света».

Перед запуском EHE мы должны получить новые результаты EHT, в том числе долгожданное первое видео сверхмассивной черной дыры — ведь тень, которую мы видели, далека от статичности.