Мощен лазерен предавател ще даде възможност да се видят фотонните пръстени на черните дупки
Първите изображения на акреционния диск на черна дупка са направени с „ телескопа на хоризонта на събитията “ – масив от радиотелескопи, ситуирани по целия свят. За да създадат още по-детайлно изображение на черната дупка М87, учените ще разположат телескопи в космоса. Но данните ще би трябвало да бъдат трансферирани на Земята по някакъв метод. В този случай скоростта на предаване заради голямото количество данни би трябвало да бъде най-малко 100 Gbit/s. Инженери от Съединените щати са създали малко, само че мощно лазерно информационно устройство, което може да се оправи с такава задача.
През 2019 година интернационален екип от астрономи показа на света първото изображение на черна дупка: нагорещен газ в акреционния диск. Две години по-късно те демонстрираха и друго изображение на същия обект М87, само че този път изображението сподели поляризацията на светлината. И двете изображения са направени от телескопите по плана Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп на хоризонта на събитията) благодарение на интерферометрия със свръхдълга база.
Техниката на интерферометрията в радиоастрономията изисква приемниците да бъдат ситуирани на доста огромно разстояние един от различен, с цел да се сравнят фазовите разлики в радиовълните и да се локализира източникът. И колкото по-голям е масивът от телескопи, толкоз по-висока ще бъде разграничителната дарба на изображението. Астрономите желаят да прегледат в елементи турбулентността на газа, падащ в черната дупка, и сянката на черната дупка, само че най-много фотонния пръстен, или мястото, където светлината се доближава най-близо до черната дупка. Ако съумеят, учените ще могат още един път да ревизират силата на общата доктрина на относителността.
Ако се слагат най-малко един, а по-добре няколко радиотелескопа от вида EHT в космоса, дистанцията сред тях може да се усили, а разстройствата от въздействието на земната атмосфера – да се понижат. Възниква обаче друга компликация – преносът на информацията. За основаването на първите изображения на М87 са обработени 4 Пбайта данни, написа MIT News. За обработката им те са били пренасяни от място на място на твърди дискове. Космическият телескоп ще би трябвало да изпраща данните със скорост от към 100 Gbps.
Инженерите от Масачузетския софтуерен институт работят върху решението на този проблем. Те са създали инфрачервения инструмент TBIRD, който към този момент сложи връх по скорост на предаване на данни от космоса – 200 Gbit/s. Това е хиляда пъти повече от опциите на общоприета сателитна мрежа в ниска околоземна орбита. И ще даде опция на учените да получат дълго чаканите изображения на фотонния пръстен на черна дупка.
„ Лазерната връзка изцяло прекатурва визиите ни за опциите за астрофизични открития от космоса “, споделя Майкъл Джонсън, основен академик на плана. – През идващото десетилетие тази невероятна нова технология ще ни води до ръба на черната дупка, създавайки прозорец към област, в която настоящето ни схващане за физиката е нарушено. “
Инженерите обаче към момента би трябвало да усъвършенстват лазерния предавател, с цел да може той да работи на високи орбити. За тази цел той ще бъде модифициран до по-голям размер на апертурата и ще се усили скоростта на транспорт на данните. Освен това той ще получи протокол за автоматизирани поръчки – механизъм за поправяне на грешките, които пораждат при прекосяването на лъча през земната атмосфера.
