|
Телескоп Event Horizon видит черные дыры с Земли
|
|
|
|
Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) провела тестовые наблюдения, достигнув самого высокого разрешения, когда-либо полученного с поверхности Земли, путем обнаружения света из центров далеких галактик на частоте около 345 ГГц.
|
|
|
|
В сочетании с существующими изображениями сверхмассивных черных дыр в центре M87 и Sgr A, полученными на более низкой частоте 230 ГГц, эти новые результаты не только сделают фотографии черных дыр на 50% более четкими, но и позволят получить многоцветные изображения области, расположенной непосредственно за пределами этих космических чудовищ.
|
|
|
|
Новые данные, полученные учеными из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института (CfA), в состав которого входит Смитсоновская астрофизическая обсерватория (SAO), опубликованы в журнале Astronomical Journal.
|
|
|
|
"С помощью EHT мы получили первые изображения черных дыр, обнаружив радиоволны на частоте 230 ГГц, но яркое кольцо, которое мы увидели, образованное изгибом света под действием силы тяжести черной дыры, все еще выглядело размытым, потому что мы были на пределе того, насколько четкими мы могли сделать изображения", - сказал он. Соавтор статьи Александр Рэймонд, ранее работавший в аспирантуре CfA, а ныне в Лаборатории реактивного движения НАСА (NASA-JPL). "На частоте 345 ГГц наши изображения будут более четкими и детализированными, что, в свою очередь, вероятно, выявит новые свойства, как те, которые были предсказаны ранее, так и, возможно, те, которые не были предсказаны".
|
|
|
EHT создает виртуальный телескоп размером с Землю, объединяя несколько радиоприемников по всему земному шару, используя метод, называемый интерферометрией с очень длинной базовой линией (VLBI). Чтобы получить изображения с более высоким разрешением, у астрономов есть два варианта: увеличить расстояние между радиоприемниками или вести наблюдения на более высокой частоте. Поскольку EHT уже был размером с нашу планету, для повышения разрешающей способности наземных наблюдений потребовалось расширить диапазон его частот, и именно это сейчас было сделано в рамках сотрудничества EHT.
|
|
|
|
"Чтобы понять, почему это прорыв, обратите внимание на всплеск детализации, который вы получаете при переходе от черно-белых фотографий к цветным", - сказал один из авторов статьи Шеперд "Шеп" Доулман, астрофизик из CfA и SAO и директор-основатель EHT. "Это новое "цветовое видение" позволяет нам отделить эффекты эйнштейновской гравитации от горячего газа и магнитных полей, которые питают черные дыры и запускают мощные струи, распространяющиеся на галактические расстояния".
|
|
|
|
Призма расщепляет белый свет на радугу цветов, потому что разные длины волн света проходят через стекло с разной скоростью. Но гравитация искривляет весь свет одинаково, поэтому Эйнштейн предсказывает, что размер колец, наблюдаемых с помощью EHT, должен быть одинаковым как на частоте 230, так и на частоте 345 ГГц, в то время как горячий газ, циркулирующий вокруг черных дыр, будет выглядеть по-разному на этих двух частотах.
|
|
|
|
Это первый случай успешного применения метода VSDBI на частоте 345 ГГц. Хотя возможность наблюдать ночное небо с помощью одиночных телескопов на частоте 345 ГГц существовала и раньше, использование метода РСДБ на этой частоте долгое время представляло трудности, для преодоления которых требовалось время и технический прогресс.
|
|
|
|
Водяной пар в атмосфере поглощает волны на частоте 345 ГГц намного сильнее, чем на частоте 230 ГГц, ослабляя сигналы от черных дыр на более высокой частоте. Ключевым моментом было повышение чувствительности EHT, что исследователи и сделали, увеличив пропускную способность приборов и дождавшись хорошей погоды на всех участках.
|
|
|
|
В новом эксперименте использовались две небольшие подрешетки EHT, состоящие из Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA) и эксперимента Atacama Pathfinder (APEX) в Чили, 30—метрового телескопа IRAM в Испании, северной расширенной миллиметровой решетки (NOEMA) во Франции, субмиллиметровой решетки (SMA) на Маунакеа на Гавайях и Гренландский телескоп — для проведения измерений с разрешением до 19 угловых секунд.
|
|
|
|
"Самые мощные точки наблюдения на Земле находятся на больших высотах, где прозрачность и стабильность атмосферы оптимальны, но погода может быть более драматичной", - сказал Нимеш Патель, астрофизик из CfA и SAO, а также инженер проекта SMA, добавив, что для проведения новых наблюдений в SMA потребовалось выдержать ледяные условия. дороги в Маунакеа, чтобы открыть массив в стабильную погоду после снежной бури с запасом в несколько минут.
|
|
|
|
"Теперь, с системами с высокой пропускной способностью, которые обрабатывают и улавливают более широкие полосы радиочастотного спектра, мы начинаем преодолевать основные проблемы с чувствительностью, такие как погодные условия. Как показывают новые данные, настало время перейти на частоту 345 ГГц", - добавил Патель.
|
|
|
|
Это достижение также является еще одной ступенькой на пути к созданию высокоточных видеофильмов о горизонте событий, окружающем черные дыры, которые будут основаны на обновлении существующей глобальной матрицы. Планируемый проект EHT следующего поколения (ngEHT) позволит добавить новые антенны к EHT в оптимальных географических точках и усилить существующие станции, модернизировав их для одновременной работы на нескольких частотах от 100 до 345 ГГц.
|
|
|
|
Ожидается, что в результате этих и других усовершенствований global array увеличит объем четких данных, которыми располагает EHT для получения изображений, в 10 раз, что позволит ученым не только получать более детализированные и чувствительные изображения, но и снимать фильмы с участием этих жестоких космических чудовищ.
|
|
|
|
"Успешное наблюдение с помощью EHT на частоте 345 ГГц является важной научной вехой", - сказала Лиза Кьюли, директор CfA и SAO. - Расширяя границы разрешения, мы добиваемся беспрецедентной четкости изображений черных дыр, которую обещали на раннем этапе, и устанавливаем новые, более высокие стандарты возможностей наземных астрофизических исследований".
|
|
|
|
Источник
|
