Teleskoper i rummet for endnu skarpere billeder af sorte huller

Astronomer har lige formået at tage det første billede af et sort hul, og nu er den næste udfordring, de står over for, hvordan man tager endnu skarpere billeder, så Einsteins generelle relativitetsteori kan testes. Radboud Universitets astronomer, sammen med Den Europæiske Rumorganisation (ESA) og andre, fremsætter et koncept for at opnå dette ved at opsende radioteleskoper ud i rummet. De offentliggør deres planer i det videnskabelige tidsskrift Astronomi og astrofysik .

Ideen er at placere to eller tre satellitter i cirkulær bane rundt om Jorden for at observere sorte huller. Konceptet går under navnet Event Horizon Imager (EHI). I deres nye undersøgelse, forskerne præsenterer simuleringer af, hvordan billeder af det sorte hul Sagittarius A* ville se ud, hvis de blev taget af satellitter som disse.

Mere end fem gange så skarp

"Der er masser af fordele ved at bruge satellitter i stedet for permanente radioteleskoper på Jorden, som med Event Horizon Telescope (EHT), " siger Freek Roelofs, en ph.d. kandidat ved Radboud Universitet og artiklens hovedforfatter. "I rummet, du kan foretage observationer ved højere radiofrekvenser, fordi frekvenserne fra Jorden filtreres fra af atmosfæren. Afstandene mellem teleskoperne i rummet er også større. Det giver os mulighed for at tage et stort skridt fremad. Vi ville være i stand til at tage billeder med en opløsning mere end fem gange, hvad der er muligt med EHT."

Skarpere billeder af et sort hul vil føre til bedre information, der kunne bruges til at teste Einsteins generelle relativitetsteori mere detaljeret. "Det faktum, at satellitterne bevæger sig rundt om Jorden, giver betydelige fordele, " Radioastronomiprofessor Heino Falcke siger. "Med dem, du kan tage næsten perfekte billeder for at se de rigtige detaljer i sorte huller. Hvis der opstår små afvigelser fra Einsteins teori, vi burde kunne se dem."

EHI vil også være i stand til at afbilde omkring fem ekstra sorte huller, der er mindre end de sorte huller, som EHT i øjeblikket fokuserer på. Sidstnævnte er Sagittarius A* i centrum af vores Mælkevej og M87* i centrum af Messier 87, en massiv galakse i Jomfruhoben.

Teknologiske udfordringer

Forskerne har simuleret, hvad de ville være i stand til at se med forskellige versioner af teknologien under forskellige omstændigheder. Til dette gjorde de brug af modeller for plasmaadfærd omkring det sorte hul og den resulterende stråling. "Simuleringerne ser lovende ud fra et videnskabeligt aspekt, men der er vanskeligheder at overvinde på et teknisk niveau, siger Roelofs.

Astronomerne samarbejdede med forskere fra ESA/ESTEC for at undersøge projektets tekniske gennemførlighed. "Konceptet kræver, at man skal kunne konstatere satellitternes position og hastighed meget nøjagtigt, " ifølge Volodymyr Kudriashov, en forsker ved Radboud Radio Lab, der også arbejder hos ESA/ESTEC. "Men vi tror virkelig på, at projektet er gennemførligt."

Der skal også tages hensyn til, hvordan satellitterne udveksler data. "Med EHT, harddiske med data transporteres til behandlingscentret med fly. Det er selvfølgelig ikke muligt i rummet." I dette koncept, satellitterne udveksler data via et laserlink, hvor dataene bliver delvist behandlet om bord, før de sendes tilbage til Jorden for yderligere analyse. "Der er allerede laserlinks i rummet, " bemærker Kudriashov.

Hybrid system

Tanken er, at satellitterne i første omgang skal fungere uafhængigt af EHT-teleskoperne. Men man overvejer også et hybridsystem, med de kredsende teleskoper kombineret med dem på Jorden. Falcke:"Brug af en hybrid som denne kunne give mulighed for at skabe levende billeder af et sort hul, og du kan måske observere endnu flere og også svagere kilder."