Zwei Missionen, um das Geheimnis der Schwarzen Löcher zu lüften Wissenschaft

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Im Zentrum unserer Galaxie und wahrscheinlich im Zentrum aller anderen gibt es Objekte, die leichter zu benennen sind als sich vorzustellen. Supermassive Schwarze Löcher sind Millionen oder sogar Milliarden Mal so groß wie die Masse der Sonne, was wiederum 330.000 Erden entspricht. Unsere Galaxie, die Milchstraße, ist relativ nah, 27.000 Lichtjahre entfernt und hat eine Masse von bis zu vier Millionen Sonnen.

Diese Objekte, die sich stark von den Schwarzen Löchern unterscheiden, die entstehen, wenn großen Sternen der Treibstoff ausgeht und die nur zehn Sonnenmassen erreichen, sind der Schlüssel zur Entwicklung der Galaxien und des Universums. Es ist bekannt, dass es eine Korrelation zwischen der Größe einer Galaxie und dem Schwarzen Loch gibt, das sie bewohnt, und dass sich die Sterne an den Enden einer Galaxie schneller bewegen, je größer das zentrale Schwarze Loch ist, obwohl es außerhalb seiner “Gerichtsbarkeit” liegt Gravitation.

Der Start des Röntgenteleskops ‘Athena’ ist für 2031 geplant ESA

Innerhalb eines Jahrzehnts will die Europäische Weltraumorganisation (ESA) zwei ihrer wichtigsten wissenschaftlichen Missionen auf diese massiven Objekte konzentrieren, um ihre Rätsel zu lösen. Der erste von ihnen, Athena (das Akronym für Advanced Telescope for High Energy Astrophysics), ist das größte bisher gebaute Röntgenteleskop und sollte 2031 auf den Markt gebracht werden. Es wurde entwickelt, um die heißesten und energiereichsten Phänomene im Kosmos präzise zu erfassen unveröffentlicht und sammeln Informationen, um zwei grundlegende Fragen zu beantworten. Man hat mit der Entwicklung von Schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien zu tun. Die andere, in der Weise, wie gewöhnliche Materie, aus der Sterne oder Menschen bestehen, mit dunkler Materie verflochten ist, viel häufiger, aber unsichtbar, um das Gewebe zu bilden, aus dem der Kosmos besteht.

Die zweite große wissenschaftliche Mission der ESA für das nächste Jahrzehnt ist LISA (Laser Interferometer Space Antenna), eine Konstellation von drei Satelliten mit einer beispiellosen Bereitschaft, Gravitationswellen zu beobachten, ein Phänomen, das Einstein mehr als theoretisiert hat ein Jahrhundert, aber es wurde erst 2016 beobachtet. Wenn die Kollision zwischen zwei extrem mächtigen Objekten wie Schwarzen Löchern im Zentrum zweier verschmelzender Galaxien auftritt, zittert das Raum-Zeit-Gewebe des Kosmos wie ein Teich dass ein Stein geworfen wird. Wie die Wellen im Wasser schwächen sie sich mit der Entfernung ab und wenn das Echo dieser Phänomene die Nähe unseres Planeten erreicht, sind sie fast unmerklich und in einer großen Anzahl von Signalen aller Art auf der Erdoberfläche vergraben.

Auf der Erde haben Experimente wie Virgo und LIGO die Gravitationswellen entdeckt, die durch die Fusion relativ kleiner Schwarzer Löcher mit nur der zehnfachen Masse der Sonne erzeugt werden. LISA wird in der Lage sein, Gravitationswellen mit sehr niedriger Frequenz zu untersuchen, wie sie beispielsweise von Löchern freigesetzt werden. supermassive Schwarze beim Treffen. Um dies zu erreichen, werden seine Satelliten weit entfernt von den Störungen der Erdoberfläche im Weltraum platziert und bilden ein gleichseitiges Dreieck, das durch 2,5 Millionen Kilometer voneinander getrennt ist. Als wären sie Bojen, erkennen drei lasergebundene frei fallende Sensoren winzige Wellen im Raum-Zeit-Gewebe, die kleiner als der Durchmesser eines Atoms sind.

LISA ist eine Konstellation von drei Satelliten wie der in der Abbildung gezeigten
LISA ist eine Konstellation von drei Satelliten wie der in der Abbildung gezeigten ESA

Der Start von LISA war für 2034 geplant, da die ESA sie aufgrund der Komplexität dieser Art von Mission in der Regel für mindestens fünf Jahre trennt. Die wissenschaftlichen Vertreter der Agentur sahen jedoch die Möglichkeit, den Wert der Beobachtungen von zu vervielfachen Athena und LISA bringt sie dazu, dieselben Phänomene mit unterschiedlichen Sinnen zu untersuchen. Als ob die ersteren das Sehen und die letzteren berühren würden, würde die Untersuchung der Verschmelzung von Schwarzen Löchern durch ihre Röntgen- und Gravitationswellenemissionen eine viel umfassendere Sicht auf das Phänomen bieten.

Um den Start des Gravitationswellenobservatoriums voranzutreiben, musste das von den ESA-Mitgliedsländern für ihr weltraumwissenschaftliches Programm bereitgestellte Budget aufgestockt werden. Dies geschah Ende November in Sevilla beim Treffen der für Weltraumaktivitäten in europäischen Ländern zuständigen Minister. Zum ersten Mal seit 25 Jahren gab es einen deutlichen Anstieg dieses Postens, der in den nächsten fünf Jahren 1.671 Millionen Euro erreichte. Mit der neuen Planung würde LISA 2032, nur ein Jahr später, beginnen Athena.

Das Röntgenteleskop misst Hunderttausende von Schwarzen Löchern, einige nahe und andere weiter entfernt, aber sie sind genau die entferntesten, diejenigen, die sich in den ersten Hunderten von Millionen Jahren des Universums gebildet haben, diejenigen, die die Verantwortlichen interessieren der Mission. Das Verständnis, wie diese Objekte, die eine Art Motor von Galaxien sind, entstanden sind, wird auch dazu beitragen, die Entwicklung des Universums zu verstehen und letztendlich die Geschichte besser zu verstehen, die eines Tages unser Erscheinen auf der Erde ermöglichte. In Kombination mit LISA wird auch versucht zu verstehen, warum einige dieser galaktischen Monster aktiviert werden, und die Materie, die sie umgibt, verschlingen, intensive Strahlung in den Weltraum abgeben und das Innere ihrer Galaxien in aktive Kerne verwandeln. Die Milchstraße zum Beispiel ist zumindest vorerst eine schlafende Galaxie, sollte es aber nicht immer sein.

Diese gemeinsame Arbeit zweier solcher unterschiedlichen Observatorien wird nicht einfach sein. Diese Woche in der Zeitschrift NaturastronomieDrei Forscher der Universität von Birmingham (Vereinigtes Königreich) sprachen über die Herausforderungen, unter anderem, dass, wie es sich für ein Grenzforschungsprojekt gehört, viele Dinge über die zu analysierenden physikalischen Prozesse unbekannt sind. In der Zusammenarbeit würde LISA zuerst ein Phänomen wie die Fusion zweier Schwarzer Löcher erkennen und dann eintreffen Athena die ultraenergetischen Emissionen der Kollision von Riesen zu analysieren. „Eine der Herausforderungen für Athena wird das wahre Gravitationswellenereignis identifizieren [que detectó LISA] unter Hunderten von Kandidaten in ihrem Sichtfeld “, schreiben die Autoren des Artikels. Obwohl sie vor den Schwierigkeiten der gemeinsamen Beobachtung warnen, erkennen sie, dass die Möglichkeit, neue Entdeckungen und Beobachtungen zu machen, die unsere Vision des Universums verändern, enorm ist.

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