Астрономы сделали важный шаг в изучении космоса, получив радиоснимки двух сверхмассивных чёрных дыр — Поэхи (M87*) и Стрельца A* (правильное написание: Стрелец A*/IR).
Эти изображения стали возможны благодаря глобальной сети телескопов. Однако нынешние технологии почти исчерпали свои возможности. Для исследования других черных дыр требуется новое оборудование. Поэтому ученые предложили разместить радиотелескопы на Луне.
Основная сложность в получении качественных снимков черных дыр заключается в особенностях радиоволн. Они имеют длину порядка миллиметров, в то время как волны видимого света измеряются в нанометрах. Для четких снимков необходимы огромные антенны.
Построить одну тарелку шириной в десять километров невозможно, поэтому ученые объединяют множество небольших антенн в сеть. Этот метод называется интерферометрией и позволяет создать гигантский виртуальный телескоп.
Ранее астрономы объединили телескопы по всему миру в проект Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope). Это позволило увидеть объекты размером около 40 микросекунд, что сравнимо с теннисным мячом на поверхности Луны. Даже с использованием мощностей всей планеты разрешение оставалось всего 20 микросекунд. Поэтому известные нам изображения черных дыр выглядят размытыми. Модернизация системы улучшит четкость вдвое, но это ее предел.
Поэхи и Стрелец A*/IR — самые крупные и яркие черные дыры, видимые с Земли. Другие объекты находятся дальше или выглядят тусклее. Для их изучения нужна более масштабная сеть. Авторы новой статьи на сервере препринтов arXiv предложили разместить радиотелескопы на Луне.
Исследователи выбрали пять потенциальных точек для оборудования: две на видимой стороне Луны, две на обратной и одну на Южном полюсе. Это позволит вести непрерывные наблюдения, пока Луна вращается вокруг Земли и Солнца.
Эффективность системы зависит от расположения Земли и Луны относительно объекта. Объединение наземных и лунных антенн создаст виртуальный телескоп размером с расстояние между планетой и спутником. Это повысит разрешение до менее одной микросекунды.
Авторы исследования проанализировали ориентацию системы и нашли почти 30 черных дыр для наблюдения. В список попали сверхмассивная черная дыра в галактике Андромеды и черная дыра радиогалактики Лебедь A*.
Стоит отметить, реализация такого астропроекта займет десятилетия из-за множества сложных задач. Однако лунные обсерватории позволят увидеть тусклые радиоисточники и детали свечения вокруг черных дыр, недоступные сейчас.