Astronomer har precis lyckats ta den första bilden av ett svart hål, och nu är nästa utmaning för dem hur man tar ännu skarpare bilder, så att Einsteins allmänna relativitetsteori kan testas. Radboud University astronomer, tillsammans med Europeiska rymdorganisationen (ESA) och andra, lägger fram ett koncept för att uppnå detta genom att skjuta upp radioteleskop i rymden. De publicerar sina planer i den vetenskapliga tidskriften Astronomi &Astrofysik .

Tanken är att placera två eller tre satelliter i cirkulär bana runt jorden för att observera svarta hål. Konceptet går under namnet Event Horizon Imager (EHI). I deras nya studie, forskarna presenterar simuleringar av hur bilder av det svarta hålet Sagittarius A* skulle se ut om de togs av satelliter som dessa.

Mer än fem gånger så skarp

"Det finns många fördelar med att använda satelliter istället för permanenta radioteleskop på jorden, som med Event Horizon Telescope (EHT), säger Freek Roelofs, en Ph.D. kandidat vid Radboud University och huvudförfattare till artikeln. "I rymden, du kan göra observationer vid högre radiofrekvenser, eftersom frekvenserna från jorden filtreras bort av atmosfären. Avstånden mellan teleskopen i rymden är också större. Detta gör att vi kan ta ett stort steg framåt. Vi skulle kunna ta bilder med en upplösning mer än fem gånger vad som är möjligt med EHT."

Skarpare bilder av ett svart hål kommer att leda till bättre information som kan användas för att testa Einsteins allmänna relativitetsteori i större detalj. "Det faktum att satelliterna rör sig runt jorden ger avsevärda fördelar, " Radioastronomiprofessor Heino Falcke säger. "Med dem, du kan ta nästan perfekta bilder för att se de verkliga detaljerna i svarta hål. Om små avvikelser från Einsteins teori inträffar, vi borde kunna se dem."

EHI kommer också att kunna avbilda ytterligare fem svarta hål som är mindre än de svarta hålen som EHT för närvarande fokuserar på. De senare är Skytten A* i mitten av vår Vintergatan och M87* i centrum av Messier 87, en massiv galax i Jungfruklustret.

Tekniska utmaningar

Forskarna har simulerat vad de skulle kunna se med olika versioner av tekniken under olika omständigheter. För detta använde de sig av modeller för plasmabeteende runt det svarta hålet och den resulterande strålningen. "Simuleringarna ser lovande ut ur en vetenskaplig aspekt, men det finns svårigheter att övervinna på en teknisk nivå, säger Roelofs.

Astronomerna samarbetade med forskare från ESA/ESTEC för att undersöka projektets tekniska genomförbarhet. "Konceptet kräver att du måste kunna fastställa satelliternas position och hastighet mycket exakt, " enligt Volodymyr Kudriashov, en forskare vid Radboud Radio Lab som också arbetar på ESA/ESTEC. "Men vi tror verkligen att projektet är genomförbart."

Hänsyn måste också tas till hur satelliterna utbyter data. "Med EHT, hårddiskar med data transporteras till bearbetningscentret med flyg. Det är naturligtvis inte möjligt i rymden." I detta koncept, satelliterna kommer att utbyta data via en laserlänk, med data som delvis bearbetas ombord innan de skickas tillbaka till jorden för vidare analys. "Det finns redan laserlänkar i rymden, " konstaterar Kudriashov.

Hybridsystem

Tanken är att satelliterna till en början ska fungera oberoende av EHT-teleskopen. Men man överväger också ett hybridsystem, med de kretsande teleskopen i kombination med de på jorden. Falcke:"Att använda en hybrid som denna kan ge möjligheten att skapa rörliga bilder av ett svart hål, och du kanske kan observera ännu fler och även svagare källor."