Следующий подвиг телескопа «Горизонт событий»? Многоцветные изображения чёрных дыр
Астрономы, использующие телескоп «Горизонт событий», предложили новый метод наблюдения за радионебом на нескольких частотах. Это открытие позволит в будущем получать цветные изображения сверхмассивных чёрных дыр.
Цвет — удивительное явление. С физической точки зрения, он определяется частотой или длиной волны света. Чем длиннее волна (или ниже частота), тем ближе свет к красной части спектра. И наоборот, более короткие волны и высокие частоты соответствуют синему концу. Каждая частота имеет свой уникальный оттенок.
Однако наше восприятие цвета устроено иначе. Глаза человека различают цвета благодаря трём типам колбочек в сетчатке, чувствительных к красному, зелёному и синему свету. Мозг комбинирует эти сигналы, создавая цветное изображение. Похожий принцип используется в цифровых камерах, где датчики улавливают те же три основных цвета. Даже экраны компьютеров состоят из красных, зелёных и синих пикселей, которые вместе формируют полноцветную картинку.
Хотя радиоизлучение невидимо для человеческого глаза, радиотелескопы способны различать его «цвета» — частотные диапазоны. Детекторы могут фиксировать узкие участки спектра, подобно тому, как оптические сенсоры улавливают разные цвета. Наблюдая объект в нескольких диапазонах, астрономы могут создать его «цветное» радиоизображение.
Однако у этого подхода есть ограничения. Большинство радиотелескопов работают только в одном диапазоне за раз, поэтому для получения цветной картинки требуется несколько наблюдений. Для статичных объектов это приемлемо, но для быстро меняющихся или компактных источников такой метод не подходит. Изображение может измениться раньше, чем будут сделаны все необходимые замеры. Представьте, если бы камера смартфона делала снимки каждого цвета по очереди с задержкой в десятую долю секунды. Для статичных сцен это не проблема, но для динамичных сцен кадры не совпадут.
Именно здесь пригодится новый метод. Учёные применили технику частотно-фазовой передачи (FPT), чтобы компенсировать атмосферные искажения радиоволн. Наблюдая на длине волны 3 мм, они смогли отследить влияние атмосферы — аналогично тому, как оптические телескопы используют лазеры для коррекции искажений. Команда показала, что одновременные наблюдения на 3 мм и 1 мм позволяют улучшить чёткость изображения на более короткой волне. Корректируя атмосферные помехи, астрономы могут согласовать данные из разных диапазонов и создать детализированное цветное изображение.
Пока метод остаётся экспериментальным, и текущее исследование — лишь доказательство его работоспособности. Однако в будущем его смогут применять такие проекты, как телескоп нового поколения ngEHT или миссия Black Hole Explorer (BHEX). Это значит, что скоро мы сможем увидеть чёрные дыры не только в цвете, но и в реальном времени.
Автор: Осипов Илья Александрович, лектор «Смоленского Планетария» имени Ю. А. Гагарина. (2022-2024)