Новые телескопы могут помочь обнаружить «фотонное кольцо» черной дыры

Космос

Слабые световые кольца, окружающие огромные черные дыры, могут быть обнаружены с помощью телескопов будущего поколения.

Кольцевидное свечение, замеченное на первом изображении черной дыры, выпущенном в апреле 2019 года в сотрудничестве с телескопом Event Horizon ( SN: 4/10/19 ), является более сложным, чем может различить всемирная сеть радиотелескопов. Гравитация черной дыры настолько интенсивна, что некоторые частицы света, называемые фотонами, могут кружить вокруг черной дыры частично — или один, два или несколько раз — до того, как их заметят телескопы. Эти вращающиеся фотоны производят «фотонное кольцо», состоящее из серии подколец — кругов света, которые кажутся последовательно тоньше. Соответственно, чем тоньше такое кольцо, тем труднее для телескопов его обнаружить.

«Это своего рода зеркальный зал, где мы получаем бесконечную серию изображений», — говорит астрофизик Майкл Джонсон из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс.

Теперь, Джонсон и его коллеги подсчитали, что с помощью новых телескопов в космосе теоретически можно наблюдать фотонные подзоны вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87.

Телескоп Event Horizon, или EHT, объединяет возможности телескопов по всему миру с помощью метода, называемого очень длинной базовой интерферометрией, так что они работают как один, больший телескоп. Но чтобы выявить больше деталей, таких как подколоны черных дыр, исследователи должны добавить телескопы, разделенные еще большими расстояниями.

Как сообщает 18 марта «Наука о прогрессе», радиотелескоп на орбите Земли может захватить первую подколону. Но для наблюдения за вторым подкольцом потребуется еще более отдаленный телескоп — на Луне. Третье подкольцо может быть обнаружено с помощью телескопа еще дальше, 150 миллионов километров от Земли.

Ученые ранее предлагали такие телескопы, но планы еще не сдвинулись с мертвой точки. Джонсон говорит, что новое исследование обеспечивает новую мотивацию для добавления космического телескопа в сеть EHT.

Хотя EHT не будет напрямую фотографировать подстроки, он может обнаружить их существование. Это обнаружение подтвердило бы теорию гравитации Эйнштейна, общую теорию относительности, которая предсказывает существование колец. Это также может позволить лучше измерять массу черной дыры и скорость ее вращения.