Mēness radioteleskopu uzstādīšana varētu ievadīt jaunu posmu supermasīvo melno caurumu ēnu novērošanā. Tā secināts analīzē, kas publicēta žurnālā Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Antenu pievienošana Mēness virsmai ļautu uztvert līdz pat 31 melno caurumu, kas ir vairāk nekā desmit reizes pārsniedz pašreizējo kapacitāti, kas ir ierobežota ar no Zemes novērojamiem objektiem. Līdz šim ir izdevies iegūt tiešus attēlus tikai no divu melno caurumu ēnām: M87 un Sagitario A (Sgr A), pateicoties Notikumu horizonta teleskopa (EHT) tīklam. Pašreizējie tehnoloģiskie ierobežojumi galvenokārt saistīti ar teleskopu sistēmas izmēriem uz Zemes un radio viļņu īpašībām. Saskaņā ar Universe Today, lai radioteleskopijā sasniegtu tādu pašu izšķirtspēju kā lielam optiskajam teleskopam, “būtu nepieciešama antena ar diametru gandrīz 10 kilometri”. Šā iemesla dēļ zinātnieku kopiena izmanto ļoti garas bāzes interferometrijas (VLBI) tehniku, kas ļauj izveidot globālu tīklu, kas simulē Zemes izmēra teleskopu. Tomēr tas nosaka ierobežojumu: planētas diametrs nosaka maksimālo attēlu izšķirtspēju. Ar EHT izšķirtspēja ir apmēram 20 mikrosekundes, ar iespēju to precizēt līdz 10 mikrosekundēm nākotnes versijās.
Mēness kā izšķirošs tehnoloģiskais resurss
Mēness parādās kā izšķirošs tehnoloģiskais resurss. Mēness radioteleskopu integrēšana globālajā tīklā ļautu izmantot Zemes un Mēness attālumu — aptuveni 384 400 kilometrus — kā jauno sistēmas bāzi, palielinot izšķirtspēju līdz submikrosekundes diapazonam. Šanhajas Astronomiskā observatorija speciālisti un starptautiskie sadarbības partneri uzskata, ka šis sasniegums ļautu “detektēt melno caurumu ēnas, kas līdz šim tika uzskatītas par neaizsniedzamām”, saskaņā ar MNRAS citēto priekšizdruku arXiv.
Zinātniskajā pētījumā tika izvērtētas piecas iespējamās atrašanās vietas šiem mēness radioteleskopiem: divas uz mēness apslēptās puses, divas uz redzamās puses un viena uz mēness dienvidpola. Iekārtu uzstādīšana uz apslēptās puses aizsargātu novērojumus no Zemes nākošā radio trokšņa. Mēness dienvidpols ir ilgtermiņa alternatīva, kas saskan ar plāniem par Starptautisko mēness pētniecības staciju (ILRS).
Saskaņā ar autoru detalizētajām simulācijām, radioteleskopa novietošana Mēness antipodā (180° austrumu garuma, 0° platuma) nodrošinātu “novērošanas logus, kas pieejami visiem izvēlētajiem kandidātiem”.
Priekšlikums prasa liela izmēra antenas, kuru diametrs ir no pieciem līdz 100 metriem atkarībā no katram objektam nepieciešamās jutības. MNRAS publicētajā analīzē apstiprināts, ka tikai sešas galvenās melnās caurums — M104, NGC 524, PGC 049940, NGC 5077, NGC 5252 un NGC 1052 — varētu novērot tieši ar 100 metru antenām. Labvēlīgākajā gadījumā (M104) piecu metru mēroga antena uz Mēness būtu pietiekama, lai uztvertu ēnu.
Lai atlasītu objektus, komanda izmantoja sarakstu ar 31 supermasīvu melno caurumu, kuru leņķiskais diametrs pārsniedz interferometrijas izšķirtspēju starp Mēness un Zemi. Starp tiem izceļas M104, kas atrodas galaktikas Sombrero centrā, jo tam ir liels paredzamais ēnas izmērs un nozīmīgs plūsmas ātrums 230 GHz. Citi, piemēram, NGC 524 vai PGC 049940, prasītu lielāku jutību un tādējādi liela izmēra Mēness antenas.
Mēness radioteleskops kosmisko ātrumu mērīšanai: izaicinājumi un nākotnes perspektīvas
Simulācijās tika iekļauti reāli darbības ierobežojumi: minimālie pacelšanās leņķi, lai izvairītos no bloķēšanas Mēness topogrāfijas dēļ, novērošanas logu ilgums atkarībā no teleskopa atrašanās vietas un iespējamās saules vai zemes interferences. Rakstā norādīts, ka “koplāneitība ar Mēness orbītu atvieglo lineāro paraugu ņemšanu gar Mēness-Zemes virzienu, kas ir ideāls nosacījums, lai reģistrētu ēnu raksturīgos pazīmes redzamības amplitūdas profilos”.
Tomēr inženierijas izaicinājumi ir ievērojami. Būs nepieciešams koordinēt novērojumus ar zemes tīklu, uzstādīt un apgādāt ar enerģiju liela izmēra iekārtas uz Mēness virsmas, maksimizēt efektivitāti un pārvarēt antenu ierobežoto jutību. Eksperti lēš, ka šo Mēness observatoriju izstrāde prasīs vairākus gadu desmitus, un to izvietošana būs atkarīga no sinhronizācijas ar starptautiskām programmām, piemēram, Ķīnas misiju LOVEX un nākotnes ILRS.
Zinātniskā ziņā iespējas ir ievērojamas. Plašāks un daudzveidīgāks ēnu paraugs ļautu pārbaudīt Einšteina vispārējo relativitāti daudz plašākā astrofizikālo apstākļu spektrā. Rakstā uzsvērts, ka attēlu iegūšana submikrosekundes diapazonā “ievērojami paplašinās vispārējās relativitātes teorijas pārbaudes intensīvās gravitācijas laukos”, sniedzot līdz šim nepublicētus datus, lai pētītu fotonu gredzenus un precīzu telpas-laika struktūru ap melnajiem caurumiem.
Tādējādi centieni uzstādīt radioteleskopus uz Mēness ļautu piekļūt dažiem no visvājākajiem objektiem visumā un atklāt melno caurumu gaismas vidi ar bezprecedenta detalizētību.
