Čierne diery už nebudú len čierne. Vedci prišli na spôsob, ako ich ukázať vo farbách
Vedci pripravujú revolúciu v zobrazovaní čiernych dier, po prvý raz ich možno uvidíme vo farbe, vďaka technológii Frequency Phase Transfer, ktorá umožní vytvoriť ostré a detailné „rádiové“ farebné snímky.
Pred pár rokmi sme len neveriacky hľadeli na prvú historickú snímku čiernej diery z dielne Event Horizon Telescope (EHT). Bola to rozmazaná oranžová „palacinka“ v čiernom pozadí, no aj tak to bol technologický a vedecký zázrak. A teraz? Vedci sa pripravujú na ďalší prelom. Čierne diery totiž možno uvidíme vo farbe. Informoval o tom server universetoday.com.
V bežnom svete farby vidíme vďaka rôznym frekvenciám svetla. Nízke frekvencie, teda dlhšie vlnové dĺžky sú červené, vyššie frekvencie, teda kratšie vlnové dĺžky sú modré. Naše oči to spracúvajú cez tri typy čapíkov: RGB. Náš mozog si z toho vyskladá farebný obraz. Digitálne fotoaparáty fungujú úplne rovnako. Ale čo s rádiovými vlnami? Tie voľným okom nevidíme, rádioteleskopy však áno. A to tak, že zachytávajú tzv. frekvenčné pásma. Každé pásmo predstavuje určitý „odtieň“ rádiového svetla. Keď ich spojíme, získame niečo ako rádiovú verziu farebnej fotografie.
Problém: čierna diera sa nepýta, či si pripravený
Väčšina rádioteleskopov dokáže naraz sledovať len jedno pásmo. Ak teda chceme získať „farebný“ obraz, musíme objekt pozorovať viackrát pri rôznych frekvenciách. To funguje v prípade statických objektov, ale nie pri dynamických, ako sú napríklad čierne diery. Ich okolie sa mení každou sekundou. Výsledok? Zložený obraz sa rozpadne a nedáva zmysel. Predstav si, že by tvoj mobil fotil farby zvlášť. Najprv by odfotil červenú, potom zelenú a nakoniec modrú. Pri fotení krajinky by to nevadilo. Ale ak by si chcel zachytiť športovca v pohybe, farby by sa rozpadli a obraz by bol rozmazaný. A presne to sa doteraz dialo v rádiovej astronómii pri pokuse o farebné snímky čiernych dier.
Scientists have obtained the first image of a black hole, using Event Horizon Telescope observations of the center of the galaxy M87. The image shows a bright ring formed as light bends in the intense gravity around a black hole that is 6.5 billion times more massive than the Sun pic.twitter.com/AymXilKhKe
— Event Horizon ‚Scope (@ehtelescope) April 10, 2019
Riešenie: nový trik s názvom Frequency Phase Transfer
Vedci prišli s elegantným riešením, takzvaným Frequency Phase Transfer (FPT). Tento systém funguje ako „opravár“ rádiových dát. Využíva pozorovanie pri dvoch rôznych vlnových dĺžkach súčasne, konkrétne 3 mm a 1 mm. 3 mm vlna pomáha detekovať, ako atmosféra deformuje rádiový signál (niečo ako keď sa optické ďalekohľady pozerajú cez atmosféru pomocou laserov). Tieto informácie sa potom použijú na korekciu obrazu získaného pri 1 mm vlnovej dĺžke, ktorá má vyššie rozlíšenie, ale je viac citlivá na atmosférické skreslenie.
Neprehliadni
Výsledok? Ostrý obraz, ktorý je možné následne kombinovať s ďalšími pásmami – a tým vytvoriť farebný rádiový obraz čiernej diery
Budúcnosť je farebná… a čierna! To, čo vedci teraz robia, môžeme prirovnať k revolúcii vo fotografii. Predstav si, že by si celý život videl svet len čiernobielo a zrazu máš k dispozícii farby. Práve to sa deje v astronómii. Čierne diery a ich okolie sú extrémne javy. Obsahujú horúci plazmu, magnetické polia a turbulentné pohyby častíc. Keď ich uvidíme „vo farbe“, dostaneme nový druh údajov. Uvidíme rozdiely vo frekvenciách žiarenia, ktoré odhalia viac o štruktúre akrečného disku, tryskách vychádzajúcich z jadra galaxie, a možno aj o samotnom horizonte udalostí.
A hoci nejde o farbu v zmysle toho, ako ju vnímajú naše oči, ide o vedecké rozlíšenie medzi rôznymi energiami. To nám pomôže pochopiť extrémne prostredia, ktoré by sa inak javili ako jednofarebný tieň. Je to ďalší krok k odhaleniu tajomstiev najtemnejších miest vo vesmíre. My sme pri tom.
Táto technika je zatiaľ len v demonštračnej fáze, no už teraz ukázala, že funguje. Ak sa uchytí, otvorí cestu pre budúce projekty ako next-generation EHT (ngEHT) alebo pripravovaný Black Hole Explorer (BHEX). A to znamená len jedno: čierne diery, ktoré doteraz boli len tieňom v tme, uvidíme možno už čoskoro v plnej farbe, samozrejme, v tej „rádiovej“. Vesmír sa možno nemení. Ale náš pohľad naň sa práve začína meniť radikálne.
Komentáre