Teleskopu „Event Horizon“ pavyko pasiekti precedento neturinčius didelės raiškos stebėjimus iš Žemės, naudojant 345 GHz dažnį, suteikiant išsamesnius ir spalvingesnius juodųjų skylių vaizdus.

Ši astrofizikos pažanga išnaudoja labai ilgus esminius trukdžius, kad būtų galima sujungti daugybę radijo lėkščių visame pasaulyje, o tai pagerina mūsų supratimą apie juodąsias skyles supančius reiškinius ir sudaro sąlygas ateities didelės raiškos vizualizacijai ir galimam šių kosminių objektų vaizdavimui realiuoju laiku.

Proveržis juodųjų skylių vaizdavimo srityje

Įvykio horizonto teleskopo (EHT) projektui pavyko atlikti bandomuosius stebėjimus, kurie pasiekė aukščiausią kada nors gautą skiriamąją gebą iš Žemės paviršiaus, aptikdami šviesą, sklindančią iš tolimų galaktikų centrų maždaug 345 gigahercų dažniu.

Kartu su esamais masyvių juodųjų skylių vaizdais M87 ir Sgr A šerdyje žemu 230 GHz dažniu šie nauji rezultatai mums suteikia daugiau nei tik šio reiškinio tyrimą. Juodoji skylė Vaizdai yra 50 % ryškesni, bet taip pat sukuria įvairiaspalvius vaizdus į teritoriją, esančią už šių kosminių monstrų ribų.

Radijo astronomijos patobulinimai

Nauji atradimai, vadovaujami Astrofizikos centro mokslininkų | Harvardas ir Smithsonianas (CFA), kuriai priklauso Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), paskelbta šiandien Astronomijos žurnalas.

„Naudodami Event Horizon teleskopą, aptikę 230 GHz radijo bangas, pamatėme pirmuosius juodųjų skylių vaizdus“, – sakė bendraautorius Alexanderis Raymondas, Harvardo dailės centro doktorantūros tyrėjas, o dabar dirbantis Harvardo vaizduojamųjų menų centre. Centras „Tačiau ryškus žiedas, kurį matėme lenkus šviesai juodosios skylės gravitacijoje, vis tiek atrodė neryškus, nes buvome ties absoliučiomis vaizdų ryškumo ribomis. NASANASA reaktyvinio judėjimo laboratorijaReaktyvinio judėjimo laboratorija„Esant 345 GHz dažniui mūsų vaizdai bus ryškesni ir išsamesni, o tai atskleis naujų savybių – tiek anksčiau numatytų, tiek galbūt nenumatytų savybių.

Virtualus žemės dydžio teleskopas: atskleidžia EHT galią

EHT sukuria virtualų Žemės dydžio teleskopą, sujungdamas kelias radijo lėkštes visame pasaulyje, naudodamas techniką, vadinamą labai ilga bazine interferometrija (VLBI). Norėdami gauti didesnės raiškos vaizdus, ​​astronomai turi dvi galimybes: padidinti atstumą tarp radijo lėkštelių arba stebėti aukštesniu dažniu. Kadangi EHT jau buvo mūsų planetos dydžio, norint padidinti antžeminių stebėjimų skiriamąją gebą, reikėjo išplėsti jo dažnių diapazoną, ir tai dabar padarė EHT bendradarbiavimas.

„Kad suprastumėte, kodėl tai yra didžiulis laimėjimas, pagalvokite apie didžiulį papildomų detalių sprogimą, kurį gaunate, kai nuo nespalvotų vaizdų pereinate prie spalvotų vaizdų“, – sakė tyrimo bendraautorius Shepardas „Shepas“ Dolemanas, astrofizikas. Kembridžo vaizduojamųjų menų centre ir „Event Horizon Telescope“ įkūrėjas. „Ši nauja „spalvų vizija“ leidžia atskirti Einšteino gravitacijos poveikį nuo karštų dujų ir magnetinių laukų, kurie kursto juodąsias skyles ir paleidžia galingus purkštukus, kurie teka galaktikos atstumu.

Prizmė padalija baltą šviesą į spalvų vaivorykštę, nes skirtingo ilgio šviesos bangos skirtingais greičiais sklinda per stiklą. Tačiau gravitacija visą šviesą lenkia panašiai, todėl Einšteinas tikisi, kad EHT matomų žiedų dydis bus panašus ir 230 GHz, ir 345 GHz dažniu, o karštos dujos, skriejančios aplink juodąsias skyles, šiais dviem dažniais atrodys skirtingai.

Aukšto dažnio VLBI technologijų iššūkių įveikimas

Tai pirmas kartas, kai VLBI technologija sėkmingai naudojama 345 GHz dažniu. Nors galimybė stebėti naktinį dangų atskirais teleskopais 345 GHz dažniu egzistavo anksčiau, VLBI technologijos naudojimas tokiu dažniu jau seniai kėlė iššūkių, kuriems įveikti prireikė laiko ir technologinės pažangos. Vandens garai atmosferoje sugeria 345 GHz bangas daug daugiau nei 230 GHz, susilpnindami didesnio dažnio juodųjų skylių signalus. Svarbiausia buvo pagerinti EHT jautrumą, ką mokslininkai padarė padidindami prietaisų pralaidumą ir laukdami gero oro visose vietose.

Pasaulinis bendradarbiavimas ir pažangiausios technologijos

Naujajame eksperimente buvo naudojami du maži EHT masyvai, sudaryti iš Atacama didelio milimetro/submilimetro masyvo (Alma) Atacama Pathfinder Experiment (APEX) Čilėje, IRAM 30 metrų teleskopas Ispanijoje, Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) Prancūzijoje, Submillimeter Array (SMA) Mauna Kea Havajuose ir Grenlandijos teleskopas – matavimams. iki 19 mikrosekundžių tikslumu lankas.

„Galingiausios stebėjimo vietos Žemėje yra dideliame aukštyje, kur atmosferos skaidrumas ir stabilumas yra idealūs, tačiau oras gali būti dar dramatiškesnis“, – sakė Nimeshas Patelis, CfA ir SAO astrofizikas bei SMA projekto inžinierius. kad SMA naujiems stebėjimams prireikė Challenge the Icy Roads of Mauna Kea, kad būtų galima atidaryti rinkinį esant stabiliam orui po sniego audros su papildomomis minutėmis. „Dabar su didesnio dažnių juostos sistemomis, kurios apdoroja ir fiksuoja platesnes radijo spektro sritis, pradedame įveikti esmines jautrumo problemas, tokias kaip oras, kaip rodo nauji atradimai, atėjo laikas pasiekti 345 GHz.

Juodosios skylės vaizdavimo ateitis: ngEHT projektas

Šis pasiekimas taip pat yra dar vienas kertinis akmuo kuriant didelės raiškos filmus iš įvykių horizonto aplinkos, supančios juodąsias skyles, kurios bus grindžiamos esamo pasaulinio masto atnaujinimais. Planuojamas naujos kartos EHT (ngEHT) projektas papildys EHT naujomis antenomis patobulintose geografinėse vietose ir pagerins esamas stotis, atnaujinant jas, kad vienu metu veiktų keliuose dažniuose nuo 100 GHz iki 345 GHz. Tikimasi, kad dėl šių ir kitų atnaujinimų „Global Array“ 10 kartų padidins EHT turimų ryškių ir aiškių duomenų kiekį vaizdams, todėl mokslininkai galės ne tik sukurti išsamesnius ir jautresnius vaizdus, ​​bet ir filmus, kuriuose vaidina šie elementai. žiaurūs kosminiai žvėrys.

Didelis pasiekimas astrofizikos tyrimų srityje

„EHT stebėjimo sėkmė 345 GHz dažniu yra didelis mokslo laimėjimas, – sakė CfA ir SAO observatorijos direktorė Lisa Kewley. „Anksti, ir mes nustatome naujus aukštesnius astrofizinių tyrimų Žemėje standartus“.

Norėdami sužinoti daugiau apie šį atradimą, žr. Juodosios skylės, pastebėtos naudojant dar niekada nematytus aukštus dažnius.

Nuoroda: „Pirmieji labai ilgų bazinių trukdžių 870 µm atradimai“, A.W. Raymondas ir S. Doeleman ir kt., 2024 m. rugpjūčio 27 d. Astronomijos žurnalas.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad5bdb