Человечество располагает прямыми изображениями только двух сверхмассивных черных дыр: M87* в центре галактики Messier 87 и Стрелец A* (Sgr A*) в центре Млечного Пути. Сам факт получения этих снимков — технологическое чудо, но астрономы опасаются, что достигли предела возможностей наземных инструментов.
В новой статье, препринт которой доступен на портале arXiv.org, китайские исследователи описали проект радиотелескопа на Луне, который может решить эту проблему.
Предел земных возможностей
Получить четкое изображение в радиодиапазоне невероятно сложно. Радиоволны имеют длину порядка миллиметров и больше (в отличие от нанометров для видимого света). Из-за физических законов дифракции, чтобы получить высокое разрешение, радиотелескоп должен быть огромным. Для сравнения: чтобы достичь четкости хорошего оптического телескопа, радиотарелка должна иметь диаметр около 10 км.
Именно поэтому ученые создают массивы из множества антенн, разбросанных по всей Земле. Используя метод интерферометрии, они объединяют их в один виртуальный телескоп размером с нашу планету — Телескоп горизонта событий (EHT). Но даже такой гигант имеет разрешение всего около 20 микросекунд дуги. Этого едва хватило, чтобы разглядеть M87* и Sgr A*, которые с Земли выглядят как бейсбольный мяч на поверхности Луны. Другие черные дыры для EHT просто слишком малы.
Телескоп на Луне
Новая работа предлагает радикальное решение: включить в сеть телескопы, расположенные на Луне. Авторы рассматривают пять потенциальных точек: две на обратной стороне спутника (где нет радиошума с Земли), две на видимой стороне и одну на южном полюсе, пишет Universe Today.
Идея заключается в том, чтобы использовать расстояние между Землей и Луной как гигантскую базу для интерферометра. Если наблюдать объект, когда Земля и Луна находятся на значительном удалении друг от друга перпендикулярно линии визирования, можно достичь разрешения менее 1 микросекунды дуги. Это в десятки раз четче, чем самые смелые планы по обновлению наземных сетей.
Новые горизонты
Анализ ориентации системы Земля-Луна показал, что такая конфигурация позволит наблюдать тени почти 30 черных дыр в наших космических окрестностях. В список целей попадают:
- cверхмассивная черная дыра в галактике Андромеды;
объект Лебедь A (Cyg A), сердце радиогалактики в 760 млн световых лет от нас;
множество других активных ядер галактик, детали которых недоступны для современных телескопов.
Хотя до строительства полноценных обсерваторий на Луне еще могут пройти десятилетия, и инженерам предстоит решить массу проблем (от доставки оборудования до защиты от пыли), научная выгода очевидна. Лунные телескопы не только покажут невидимые ранее объекты, но и позволят изучить свет вокруг черных дыр в таких подробностях, которые станут строжайшей проверкой общей теории относительности Эйнштейна.
Ранее Наука Mail рассказывала, что американская миссия «Артемида» изучит рельеф, радиацию и историю Луны.
