Gambar pertama kami tentang lubang hitam adalah momen besar bagi sains. Itulah bagaimana kita akan belajar lebih banyak lagi tentang raksasa aneh yang melanggar aturan ini.
Sekarang sekelompok astronom dari Universitas Radboud di kota Nijmegen, Belanda, bersama dengan Badan Antariksa Eropa dan mitra lainnya, sedang mengembangkan rencana untuk mendapatkan gambar lubang hitam yang jauh lebih tajam.
Gambar pertama Lubang Hitam Event Horizon Telescope (EHT) adalah kemenangan ilmiah dan prestasi kerja sama, teknik, dan teknologi. Lempar keingintahuan bawaan spesies kita tentang alam juga. Ini adalah campuran yang kuat dan efektif.
Tapi, fotonya agak buram, bukan? Ini masih sebuah kemenangan, dan banyak penelitian dan makalah baru akan dihasilkan darinya. Tetapi mungkinkah ini lebih baik?
Kelompok ilmuwan memiliki rencana untuk meluncurkan teleskop radio ke luar angkasa untuk mendapatkan gambar lubang hitam yang lebih jelas. Mereka telah menerbitkan sebuah makalah di jurnal Astronomi dan Astrofisika yang merinci rencana mereka. Tujuan akhir mereka? Untuk menguji Teori Relativitas Umum Einstein, lagi.
"Teori relativitas umum Einstein memprediksi dengan tepat ukuran dan bentuk apa yang harus dimiliki bayangan lubang hitam."
Freek Roelofs, Penulis Utama, Universitas Radboud.
EHT adalah sekelompok teleskop radio di seluruh dunia yang beroperasi bersama satu sama lain. Mereka bekerja berdasarkan prinsip interferometri. Bersama-sama, ‘lingkup bertindak seperti sejenis teleskop virtual seukuran Bumi. Begitulah cara kami mendapatkan teleskop yang cukup besar untuk melihat lubang hitam. Namun EHT terhambat oleh hal yang sama dengan teleskop terestrial lainnya: atmosfer Bumi.
Atmosfer bumi dapat menciptakan banyak masalah bagi para astronom. Teleskop entah bagaimana harus beradaptasi dengan atmosfer untuk mengumpulkan gambar objek pada jarak yang sangat jauh. Itulah sebabnya teleskop dibangun di lokasi khusus: idealnya di lingkungan yang gersang di ketinggian tinggi.
Teleskop radio EHT berada di lokasi ketinggian di seluruh dunia. Mereka berada di pegunungan Alpen, di Sierra Nevada, di Atacama, dan di Hawaii. Tetapi mereka masih dibatasi oleh atmosfer Bumi. Dan atmosfer itu mencegah gelombang radio frekuensi tertinggi dari mencapai from cakupan.
"Di ruang angkasa, Anda dapat melakukan pengamatan pada frekuensi radio yang lebih tinggi, karena frekuensi dari Bumi disaring oleh atmosfer."
Freek Roelofs, Penulis Utama, Universitas Radboud.
Ada faktor pembatas lain untuk efektivitas EHT: ukuran Bumi. Di Bumi kita hanya bisa menggunakan interferometri untuk menghubungkan ruang lingkup tidak lebih jauh dari "lebar" Bumi. Jadi, setiap teleskop virtual dibatasi oleh ukuran planet kita sendiri.
Para penulis makalah ini memiliki solusi untuk masalah atmosfer dan masalah ukuran Bumi. Letakkan teleskop radio di tempatnya.
Mereka menyebut proyek yang mereka usulkan sebagai Event Horizon Imager (EHI), dan mereka mengatakan bahwa itu dapat menghasilkan gambar lubang hitam lima kali lebih tajam daripada EHT. Idenya adalah untuk menempatkan dua atau tiga satelit di orbit yang akan bertindak sebagai observatorium radio. Di luar sana, mereka akan bebas dari kedua keterbatasan EHT.
"Ada banyak keuntungan menggunakan satelit daripada teleskop radio permanen di Bumi, seperti halnya dengan Event Horizon Telescope (EHT)," kata Freek Roelofs, kandidat PhD di Radboud University dan penulis utama artikel tersebut. “Di ruang angkasa, Anda dapat melakukan pengamatan pada frekuensi radio yang lebih tinggi, karena frekuensi dari Bumi disaring oleh atmosfer. Jarak antar teleskop di ruang angkasa juga lebih besar. Ini memungkinkan kita untuk mengambil langkah besar ke depan. Kami akan dapat mengambil gambar dengan resolusi lebih dari lima kali lipat yang dimungkinkan dengan EHT. "
Tim menciptakan gambar simulasi lubang hitam yang mewakili apa yang EHI akan bisa lihat.
Gambar yang lebih tajam dari lubang hitam akan mengarah pada informasi yang lebih baik yang dapat digunakan untuk menguji Teori Relativitas Umum Einstein secara lebih rinci. "Fakta bahwa satelit bergerak mengelilingi Bumi menghasilkan keuntungan yang cukup besar," kata Profesor Astronomi Radio Heino Falcke. “Dengan mereka, Anda dapat mengambil gambar yang hampir sempurna untuk melihat detail nyata dari lubang hitam. Jika penyimpangan kecil dari teori Einstein terjadi, kita harus dapat melihatnya. "
Tes lebih lanjut dari Teori Relativitas Umum Einstein adalah salah satu tujuan utama EHI. Dalam pertukaran email dengan Space Magazine, penulis utama Freek Roelofs menjelaskannya seperti ini: “Teori relativitas umum Einstein memprediksi dengan tepat ukuran dan bentuk apa yang seharusnya dimiliki bayangan lubang hitam. Teori gravitasi alternatif memprediksi ukuran dan bentuk yang berbeda, tetapi perbedaan dengan prediksi dari relativitas umum umumnya lebih kecil dari 10% atau lebih. Jadi, untuk dapat membedakan antara relativitas umum dan teori gravitasi lainnya, kita membutuhkan gambar beresolusi tinggi yang hanya bisa kita dapatkan dari pengamatan berbasis ruang. ”
Ya, ada teori gravitasi lainnya. Meskipun setiap kali para ilmuwan dapat menguji TGR Einstein bukti-bukti mendukung teori, masih ada beberapa pertanyaan yang mengganggu. Ada beberapa teori gravitasi alternatif di dunia sains, dan mereka sebagian besar terikat dengan pertanyaan yang belum terjawab di sekitar lubang hitam, materi gelap, dan energi gelap.
Ada puluhan teori gravitasi alternatif, dan sebagian besar dari mereka belum bernasib baik melawan bukti. Tetapi mereka ada karena jika salah satu eksperimen ini dirancang untuk menguji TGR Einstein membuktikannya salah, kita harus memiliki teori lain untuk dikerjakan.
“Dengan EHT, hard drive dengan data diangkut ke pusat pemrosesan dengan pesawat terbang. Itu tentu saja tidak mungkin di ruang angkasa. "
Volodymyr Kudriashov, peneliti di Radboud Radio Lab dan ESA / ESTEC.
Ada banyak tantangan yang harus diselesaikan jika EHI terjadi. Dengan EHT, setiap observatorium menyimpan datanya pada hard drive yang dikirim ke pusat pemrosesan data. Semua data dari setiap ruang lingkup digabungkan menggunakan jam atom untuk presisi ekstrim. Tetapi bagaimana itu akan bekerja di ruang angkasa?
“Dengan EHT, hard drive dengan data diangkut ke pusat pemrosesan dengan pesawat terbang. Itu tentu saja tidak mungkin di ruang angkasa, "kata Volodymyr Kudriashov, seorang peneliti di Radboud Radio Lab yang juga bekerja di ESA / ESTEC. Menurut makalah itu, tautan laser dapat digunakan untuk mengirim data ke Bumi untuk diproses. Sudah ada preseden untuk itu, kata mereka, dan misi ruang angkasa yang direncanakan di masa depan akan memperbaiki komunikasi laser lebih jauh.
Tantangan lain adalah posisi dan kecepatan tepat satelit yang dibutuhkan untuk menghasilkan gambar yang tajam. "Konsep tersebut menuntut Anda untuk dapat memastikan posisi dan kecepatan satelit dengan sangat akurat," kata Kudriashov. "Tapi kami benar-benar percaya bahwa proyek ini layak."
EHI akan bekerja bersama dengan EHT sebagai semacam hybrid interferometer, menggabungkan data dari semua observatorium terestrial dengan data dari observatorium orbital. Terbaik dari kedua dunia.
"Menggunakan hibrida seperti ini dapat memberikan kemungkinan untuk membuat gambar bergerak dari lubang hitam, dan Anda mungkin dapat mengamati lebih banyak dan juga sumber yang lebih lemah," kata Falcke.
Sumber:
- Siaran Pers: Teleskop di ruang angkasa untuk gambar lubang hitam yang lebih tajam
- Makalah Penelitian: Simulasi pencitraan horizon peristiwa Sagitarius A * dari luar angkasa
- Teleskop Horizon Acara
