黑洞是宇宙舞台上最害羞但最華麗的角色之一。他們的飲食習慣如此之多，以至於暴力可以點燃名為“類星體”的明亮信標，足以超越整個星系。然而，由於它們防止光線逃脫甚至彈跳，黑洞本身也是最終的見證。
現在，天文學家已經制定了計劃，以收集幾乎同樣好的東西的圖像：黑洞的輪廓。他們將使用跨越地球的虛擬望遠鏡進行，以電子方式將幾十個通常獨立運行的較小儀器扎在一起。到目前為止，新陣列的放大功率將超過任何望遠鏡或陣列的放大功率。兩個目標正在等待：據信怪異的黑洞居住在銀河系的中心，家園到太陽和地球，還有一個更大的黑洞，位於遙遠的銀河系的核心。
“如果我們得到黑洞輪廓的第一張圖像，那麼第二年將在教科書的封面上，”該團隊的成員Avi Loeb說，在哈佛大學 - 史密森尼人的天文學中心的理論與計算研究所負責人，馬薩諸塞州馬薩諸塞州馬薩諸塞州劍橋的天文學中心。
自從他在紐約的斯托尼·布魯克大學（Stony Brook University）學習以來，他一直在黑洞和極端引力領域進行密切合作，艾弗里·布羅德里克（Avery Broderick）一直在研究黑洞和極端引力領域。現在，在多倫多的加拿大理論天體物理學研究所，他看到很少有機會將觀察結果添加到幾乎所有理論的領域。布羅德里克說：“表明確實存在黑洞至關重要。” “我們不知道他們這樣做了。談論它們已經變得如此普遍。它們的存在是最簡單的假設。我們無法測試它，因此我們將其內部化為事實。”
黑洞的陰影看起來像是太空中的牛眼。圍繞每個黑暗的圓圈，將是一個明亮的輻射的細環 - 短暫捕獲在黑洞本身周圍的軌道上的光子。在黑洞附近的時空的輕彎性質較遠，扭曲和扭曲，這將是一個滾滾，十億個以上的等離子，內部摩擦加熱，因為其顆粒軌道和高速徘徊。
等離子體的閃爍和耀斑應該對黑洞如何消耗這種白熱，扁平的物質（稱為積聚磁盤）的奧秘。如果期望達到現實，那麼等離子體的來源將是磁盤的熱內邊緣，即最內向的穩定圓形軌道。在其中，原子和顆粒不可挽回地落在無回報的位置：黑洞的實際邊緣，物理學家稱之為事件的視野。
景象應該睜開眼睛，以了解長期以來的謎團。扭曲磁場以這種漩渦捕獲的過程是什麼過程，以強大的噴氣機設法驅逐了一部分破碎的恆星，行星，灰塵和氣體，這些恆星，灰塵和氣體朝著黑洞的掌握？像理論所暗示的那樣，黑洞甚至表現出行為嗎？通過目睹工作中的極端重力 - 比地球表面的重力比重力強到數十萬倍，減慢時間和翹曲空間，以便甚至光子也可以圍繞一個黑洞繞軌道 - 人類可能會看到行為不會遵守相對性的一般理論的預測。這將標誌著阿爾伯特·愛因斯坦理論的第一次反駁，並將為宇宙的更完整，更真實的法律提供指南。
該小組為自己的夢想機提供了名稱：事件地平線望遠鏡。希望在2020年左右將其投入運行。
麻省理工學院的Haystack天文台的Sheperd Doeleman說：“這只會花費數千萬美元，這一點並不是那麼多。” Doeleman和他的22名同事去年向國家研究委員會派遣了一份白皮書，該委員會作為紀念日審查的一部分，是公共天文資金的優先事項（SN：9/11/10，p。 10）。與太空望遠鏡的數十億美元和地面上大型常規設備的數億美元相比，價格很小。八月，審查委員會將Horizon Theescope包括在較小但值得的項目列表中。這不保證聯邦機構和國會實際上會提供其任何或全部成本，但到目前為止，一切都很好。
許多範圍
為了這筆錢，該項目承諾將是天文學史上最高的解決方案。它比哈勃太空望遠鏡可以使遙遠的物體更清楚地進入5,000倍。
望遠鏡的製造商有兩種基本方法來獲得非常敏銳的焦點，因此能夠在很遠的地方查看小細節：使望遠鏡更寬（或構成整體設備的儀器之間的距離更大）或縮短其操作的波長。更好的是，這兩者都做。
天文學家提議望遠鏡計劃將整個地球用作平台。而且由於幸運的休息，一類特定的望遠鏡已經在地球上廣泛散佈的望遠鏡可以在遠紅外和微波區域之間的正確波長（從0.8到1.3毫米）下運行。這個狹窄的輻射窗口不僅可以提供如此尺寸的望遠鏡所需的聚焦能力，而且還可以提供黑洞周圍環境發光的地方。地球的山頂和檯面位於天文台的位置足夠高，以至於在大氣水蒸氣吸收並扭曲它們之前，可以選擇的波長到達。
因此，多種因素的結合實際上已經將天文學家介紹了詳細檢查該區域所需的成分，以至於其陰影變得可見。勒布說：“當大自然給我們很多禮物時，每個禮物都有很小的可能性，我們應該感激地接受它，並儘力而為。”
Doeleman和該團隊在自然界已經發表了來自望遠鏡陣列的基本形式的數據，其儀器在一個名為VLBI的過程中共同工作，這是很長的基線乾涉法。這項工作證實，被稱為射手座a*的銀河系核心的信號標誌著一個物體的位置，該物體的位置包裝了其400萬太陽價值的質量，這是一個很小的體積，傳統物理學必須是黑洞。但是沒有足夠的細節直接確認該物體是一個黑洞。
對於初步系統，該團隊合併了來自加利福尼亞州懷特山脈的10米望遠鏡菜餚的信號，以及夏威夷Mauna Kea上的15米詹姆斯·克萊克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）的望遠鏡，以及亞利桑那州格雷厄姆山的另一個10米儀器。
下一個階段證明物體是一個黑洞，將直接瞥見中間的陰影周圍的劇烈攪動環。為此，Doeleman的團隊設想了多達100種金屬菜餚。每個都類似於一個巨大的銀色衛星電視接收器。有些是多達50米的單個單元。其他人本身就是在較小的接收器的緊密陣列中，分佈在高空區。在完美同步的情況下，他們將在不同的大洲轉彎幾個小時甚至幾天，從銀河系的旋轉心中收集光子。
預定添加的主要內容是Atacama大毫米陣列Alma，有64盤，每道菜12米，現在被部署在智利的High Atacama沙漠中。阿爾瑪（Alma）在國際財團的支持下，世界上最偉大的新觀測者之一將發出強烈的信號，以擔任樂團主管，以融合其他遙遠樂器的數據。名單上還有墨西哥的50米儀器，西班牙的30米菜，一組法國阿爾卑斯山的六個15米探測器，Atacama沙漠中的其他法國和德國裝置，在美國南極站的10米工作，還有其他。為了填補空白，可能會在非洲，新西蘭甚至喜馬拉雅山脈中促進其他站點。
必須在每道菜或陣列上安裝新設備以處理大量數據。每個電台只有一個觀察會每秒產生一個千兆字節的數據，或大約每天大約22個trabytes。在三年的三年中，該組織將在為期五天的活動中擁有700多個Terbytes的七個電視台，幾乎是國會圖書館數字持有量存儲的信息量的10倍。隨著智利Alma陣列的線條，每個廣告系列的數據要求將爆炸至6,000台。
沒有遠程山頂的可以想像的鏈接允許這樣的洪流實時遙測。天文學家將從數據記錄器中物理地從數據記錄器中汲取八包磁盤驅動器。 “我們會郵寄它們，” Doeleman說。 “您無法擊敗裝滿硬盤驅動器的747的帶寬。”飛機將把驅動器帶到波士頓的洛根機場，將其運送到Haystack天文台進行加工。
為了從多種儀器中獲取信號，每種信號隨著地球旋轉而更改其與源的距離，並將這些信號融合在一起，就好像它們都擊中一個接收器一樣，將採用精美的時機。每個車站的氫maser時鐘將以損失或增加不到每天十億美元的十億秒的精度將定時滴答放在磁盤驅動器上。
在數據流的另一端將是黑洞本身。
銀河系的心
SGR A*（發音為SADGE A-Star）如果理論正確，則直徑約為2400萬公里 - 足夠小，足以適合Mercury的太陽軌道。在大約26,000光年之遙，黑洞在天空中的位置約20個微弧度，大約有100億個圓圈中的一部分，或者在1971年的一個高爾夫球艾倫·謝潑德（Alan Shepard）的地球上看到了一個明顯的大小，在1971年的高爾夫球上被打擊並留在月球上。
望遠鏡的聚焦力：約20個微弧秒。這似乎有點粗糙，可以分辨出很多細節，但是望遠鏡的設計師正在依靠一般相對論的重大突破。光不會從SGR A*的積聚磁盤直接出現，但隨著強大的重力扭曲時間和空間的彎曲。因此，儘管黑點，望遠鏡陣列的“剪影”將會看到，但天文學家並不期望從其附近的光線上看到太多光線可以直線到達地球。大多數到達這裡的人都會在黑洞後面出現，繞著它旋轉，然後向地球彎曲。結果是重力鏡頭。光學錯覺將使黑洞輪廓看起來是實際的兩倍以上。
看到SGR A*的積聚磁盤的一個特定收益應該是對黑洞旋轉的更精確度量，這可能會對空間的幾何形狀和直接鄰里的時間流產生深遠的相對論影響。天文學家已經知道，SGR A*的光和其他輻射輸出可能會迅速變化，表明能量釋放的爆發和耀斑，大概是因為物質的結正常運行到積聚磁盤的內部。黑洞的旋轉，通過在稱為框架拖動的過程中扭動附近的空間，改變了在穩定軌道上的重要性。通過揭示這些軌道，事件範圍的望遠鏡可以說出黑洞的旋轉或角動量是什麼。旋轉為零，最接近的穩定軌道應該有大約半小時的周期 - 而如果黑洞具有最大允許的旋轉，則熱點可以在短短四分鐘內圍繞它圍繞它。
許多其他黑洞比SGR A*更近。但是所有的都是倒塌，個體恆星的剩菜，甚至太小了（也許遍布30公里），即使是新的望遠鏡也可以看到。然而，遠遠超出了銀河系，一個可怕的黑洞似乎已經成熟了。它位於M87 Galaxy的中心，距離超過5000萬光年的恆星比SGR A*遠約2,000倍。 M87的核心彈出了強大的物質和輻射束，這是一種延伸數千光年的噴射。可以看出只能朝一個方向行駛，就像一枚似乎已經將整個黑洞本身推到了死亡中心的火箭一樣。奇觀使其成為研究黑洞物理學的全套餐的天然實驗室。主要希望是了解一些接近其赤道的材料和能量如何以近光速度將90度和噴氣機從系統的桿上轉移出來。
1990年代的天文學家是根據M87核心附近的氣雲的速度計算得出的，它的質量約為30億個太陽，是SGR A*的750倍。這已經足以使其成為已知的最龐大的黑洞之一。去年，德克薩斯大學奧斯汀分校的卡爾·蓋巴特（Karl Gebhardt）和一位德國同事考慮了銀河系周圍看不見的暗物質的影響。該小組在2009年6月在帕薩迪納（Pasadena）在美國天文學會的一次會議上報導說，M87的核心群眾更有可能是64億個太陽，遠遠超過SGR A*的1000倍。
M87中間的黑洞的事件地平線直徑也相應地更大，也許是冥王星距離太陽最遠的兩倍。軌道sgr a*的材料結可能每小時或更短。相比之下，巨大的M87的黑洞周圍的可見變化可能需要幾天到幾週才能脫穎而出，從而可以更悠閒，詳細的研究。
愛因斯坦進行測試
一些科學家已經在新樂器上釣魚了。其中包括天體物理學家Dimitrios Psaltis和圖森亞利桑那大學的研究生Tim Johannsen。他們想觀看光子 - 光顆粒 - 進入黑色孔周圍的軌道，然後最終噴入太空，將落在事件範圍內的材料散射。在黑洞的陰影周圍產生的光環的確切形狀應允許檢查愛因斯坦相對論一般理論的ODDER含義之一：無發的定理。戒指的出現可能告訴科學，愛因斯坦再次做到了 - 還是不正確。
無頭髮定理指出，無論是什麼，它都可以在外部宇宙中完全描述一個黑洞，無論是什麼，它的質量以及累積的角動量或旋轉，它吸收了。 （從技術上講，它也可能有電荷，但是物理學家認為大型黑洞無法從銀河氣和灰塵中積累大量的淨電荷。）“無頭髮”無需其他意思，無論是材料還是力場，都可以伸出活動範圍。旋轉和質量意味著特定的空間和時間變形 - 進而定義黑洞周圍的光環半徑以及環的外觀將如何變形為外視圖。
如果戒指看起來完全像愛因斯坦的理論所說的那樣 - 當一個人糾正黑洞附近的尺寸時，幾乎完全圓形，並且僅受黑洞的質量和旋轉的影響 - 一般的相對性將繼續其勝利。 Psaltis說：“如果沒有，我們將有令人興奮的事情要考慮。”
當被問及他是否真的想反駁愛因斯坦時，他停了下來。 “一般的相對性已經通過了鮮豔的色彩進行了所有測試。但是，只有在薄弱的領域，例如在太陽附近。在某種程度上，每個人都認為愛因斯坦必須不正確。他的理論說，在黑洞內，一切都崩潰了，零。其他物理理論。
“在一個黑洞，田野就像其他任何地方一樣。這是我們所知道的物理學的突破點。”
