Event Horizon Telescope -Event Horizon Telescope

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Event Horizon Telescope
Az eseményhorizont teleszkóp és a globális mm-VLBI tömb a Földön.jpg
Event Horizon Telescope.svg
Alternatív nevek EHT Szerkessze ezt a Wikidatán
Weboldal eventhorizontelescope .org Szerkessze ezt a Wikidatában
Teleszkópok Atacama nagy milliméteres tömb
Atacama útkereső kísérlet
Heinrich Hertz szubmilliméteres távcső
IRAM 30 méteres távcső
James Clerk Maxwell távcső
nagy milliméteres távcső
déli pólus távcső
szubmilliméteres tömb Szerkessze ezt a Wikidatán
Kapcsolódó média a Wikimedia Commons-on

Az Event Horizon Telescope ( EHT ) egy nagy távcsőrendszer, amely rádióteleszkópok globális hálózatából áll . Az EHT projekt több, nagyon hosszú alapvonalú interferometrikus (VLBI) állomás adatait egyesíti a Föld körül, amelyek egy kombinált tömböt alkotnak, amelynek szögfelbontása elegendő egy szupermasszív fekete lyuk eseményhorizontjának megfelelő méretű objektumok megfigyeléséhez . A projekt megfigyelési célpontjai közé tartozik a Földről megfigyelhető két legnagyobb szögátmérőjű fekete lyuk: a szuperóriás elliptikus galaxis közepén lévő fekete lyuk. Messier 87 (M87*, ejtsd: M87-Star) és Sagittarius A* (Sgr A*, ejtsd: Nyilas A-Star) a Tejútrendszer közepén .

Az Event Horizon Telescope projekt egy nemzetközi együttműködés, amely 2009-ben indult hosszú elméleti és technikai fejlesztések után. Az elméleti oldalon a fotonpályán végzett munka és a fekete lyukak megjelenésének első szimulációi továbbhaladtak a VLBI-képalkotás előrejelzéseihez a Galaktikus Központ fekete lyuk, az Sgr A* számára. A rádiós megfigyelés technikai fejlődése az Sgr A* első észlelésétől kezdve a VLBI-n keresztül fokozatosan rövidebb hullámhosszokon haladt át, ami végül a horizont skálaszerkezetének észleléséhez vezetett mind az Sgr A*-ban, mind az M87-ben. Az együttműködés immár több mint 300 tagot, 60 intézményt foglal magában, több mint 20 országban és régióban.

A Messier 87 galaxis közepén lévő fekete lyuk első képét az EHT Együttműködés 2019. április 10-én tette közzé hat tudományos publikációból álló sorozatban. A tömb ezt a megfigyelést 1,3 mm-es hullámhosszon és 25 mikroívmásodperces elméleti diffrakciókorlátozott felbontás mellett végezte . 2021 márciusában a Collaboration először mutatott be egy polarizált alapú képet a fekete lyukról, amely segíthet jobban feltárni a kvazárokat kiváltó erőket . A jövőbeli tervek között szerepel a tömb felbontásának javítása új teleszkópok hozzáadásával és rövidebb hullámhosszú megfigyelések elvégzésével. 2022. május 12-én a csillagászok bemutatták az első képet a Tejútrendszer közepén lévő szupermasszív fekete lyukról, a Sagittarius A*-ról .

Teleszkóp tömb

Az EHT VLBI mechanizmusának sematikus diagramja. Mindegyik hatalmas távolságra elhelyezett antenna rendkívül pontos atomórával rendelkezik . Az antenna által gyűjtött analóg jeleket digitális jelekké alakítják, és az atomóra által szolgáltatott időjelekkel együtt a merevlemezeken tárolják. A merevlemezeket ezután egy központi helyre szállítják szinkronizálásra. A több helyről gyűjtött adatok feldolgozásával csillagászati ​​megfigyelési kép készül.
Az EHT megfigyelései a 2017-es M87 többhullámú kampány során az alacsonyabb (EHT/ALMA/SMA) frekvenciáról a magasabb (VERITAS) frekvenciára bontottak. (Fermi-LAT folyamatos felmérési módban) (dátumok szintén módosított Julianus napokban )
A
Sagittarius A* lágy röntgenképe (középen) és két fényvisszhang a közelmúltban történt robbanásból (körbe)

Az EHT számos rádió-obszervatóriumból vagy rádióteleszkóp-létesítményből áll szerte a világon, amelyek együttműködve nagy érzékenységű, nagy szögfelbontású teleszkópot állítanak elő. A nagyon hosszú kiindulási interferometria (VLBI) technikája révén számos független rádióantenna, amelyek egymástól több száz vagy ezer kilométerre vannak egymástól, fázistömbként, virtuális teleszkópként működhet, amely elektronikusan irányítható, effektív apertúrájával, amely átmérője az egész bolygót, jelentősen javítva annak szögfelbontását. Az erőfeszítés magában foglalja a szubmilliméteres kettős polarizációs vevők fejlesztését és telepítését, a rendkívül stabil frekvenciaszabványokat, amelyek lehetővé teszik a nagyon hosszú alapvonalú interferometriát 230–450 GHz-en, a nagyobb sávszélességű VLBI háttérrendszereket és rögzítőket, valamint új, szubmilliméteres VLBI-helyek üzembe helyezését.

A 2006-os első adatrögzítés óta minden évben az EHT tömb több megfigyelőközponttal bővült globális rádióteleszkóp-hálózatában. Az első kép a Tejútrendszer szupermasszív fekete lyukáról, a Sagittarius A*-ról várhatóan 2017 áprilisában készült adatok alapján készül el, de mivel az ausztrál tél során (áprilistól októberig) nem indulnak repülések a Déli-sarkra vagy onnan, a a teljes adatsort 2017 decemberéig nem tudták feldolgozni, amikor is megérkezett a Déli-sark-teleszkóp adatszállítmánya.

A merevlemezeken gyűjtött adatokat kereskedelmi teherszállító repülőgépek (úgynevezett sneakernet ) szállítják a különböző teleszkópokról az MIT Haystack Obszervatóriumába és a Max Planck Rádiócsillagászati ​​Intézetbe, ahol az adatokat keresztkorrelálják és egy grid számítógépen elemzik . körülbelül 800 CPU -ból, mindegyik 40 Gbit/s -os hálózaton keresztül csatlakozik.

A COVID-19 világjárvány, az időjárási minták és az égi mechanika miatt a 2020-as megfigyelési kampányt 2021 márciusára halasztották.

Messier 87*

Az elért nagyítást ábrázoló képsorozat (mintha egy teniszlabdát próbálna látni a Holdon). A bal felső sarokban kezdődik, és az óramutató járásával ellentétes irányban mozog, hogy végül a jobb felső sarokban érjen véget.
Az M87* képe az Event Horizon Telescope által gyűjtött adatokból készült
Az M87* fekete lyuk képe polarizált fényben

Az Event Horizon Telescope Collaboration 2019. április 10-én, világszerte hat egyidejű sajtótájékoztatón jelentette be első eredményeit. A bejelentésben szerepelt az első közvetlen kép egy fekete lyukról, amely a Messier 87 közepén lévő szupermasszív fekete lyukat, az M87-et*. A tudományos eredményeket a The Astrophysical Journal Letters -ben megjelent hat cikkből álló sorozatban mutatták be . Az óramutató járásával megegyező irányban forgó fekete lyukat a 6σ régióban figyeltek meg.

A kép próbát adott Albert Einstein általános relativitáselméletének extrém körülmények között . A tanulmányok korábban az általános relativitáselméletet vizsgálták csillagok és gázfelhők mozgásának vizsgálatával a fekete lyuk széle közelében. Egy fekete lyuk képe azonban még közelebb viszi a megfigyeléseket az eseményhorizonthoz. A relativitáselmélet egy sötét árnyékszerű tartományt jósol, amelyet a gravitációs hajlítás és a fény befogása okoz, és amely illeszkedik a megfigyelt képhez. A publikált cikk kijelenti: "Összességében a megfigyelt kép összhangban van a forgó Kerr-fekete lyuk árnyékával kapcsolatos várakozásokkal, ahogy azt az általános relativitáselmélet is megjósolta." Paul TP Ho, az EHT igazgatótanácsának tagja elmondta: "Miután megbizonyosodtunk arról, hogy leképeztük az árnyékot, összehasonlíthattuk megfigyeléseinket kiterjedt számítógépes modellekkel, amelyek magukban foglalják az elvetemült tér, a túlhevített anyag és az erős mágneses terek fizikáját. Számos jellemző a megfigyelt kép meglepően jól egyezik elméleti felfogásunkkal."

A kép az M87* tömegére és átmérőjére is új méréseket adott. Az EHT megmérte a fekete lyuk tömegét6,5 ± 0,7 milliárd naptömeg volt, és eseményhorizontjának átmérője körülbelül 40 milliárd kilométer (270 AU; 0,0013 pc; 0,0042 ly), ami nagyjából 2,5-szer kisebb, mint a kép közepén látható árnyék, amelyet vet. Az M87 korábbi megfigyelései azt mutatták, hogy a nagyméretű sugár 17°-os szöget zár be a megfigyelő látószögéhez képest, és az égbolt síkján –72°-os helyzetszögben áll. A gyűrű déli részének a közeledő tölcsérfalú sugárkibocsátás relativisztikus sugárzása miatt megnövekedett fényességéből az EHT arra a következtetésre jutott, hogy a jetet lehorgonyzó fekete lyuk a Földről nézve az óramutató járásával megegyezően forog. Az EHT-szimulációk lehetővé teszik a belső korong előrehaladott és retrográd elforgatását a fekete lyukhoz képest, miközben kizárják a nulla fekete lyuk pörgést a 10 42 erg/s konzervatív minimális sugárteljesítmény használatával a Blandford–Znajek folyamaton keresztül .

A rádióteleszkópok sorából származó adatokból kép előállítása sok matematikai munkát igényel. Négy független csapat készített képeket az eredmények megbízhatóságának felmérésére. Ezek a módszerek magukban foglalták a CLEAN néven ismert, Jan Högbom által feltalált rádiócsillagászat képrekonstrukciós algoritmusát, valamint a csillagászat önkalibráló képfeldolgozási módszereit, mint például a Katherine Bouman és mások által létrehozott CHIRP algoritmus . Az algoritmusok, amelyeket végül használtak, a rendszeresített maximális valószínűség (RML) algoritmus és a CLEAN algoritmus voltak.

2020 márciusában a csillagászok egy javított módot javasoltak arra, hogy több gyűrűt lássanak az első fekete lyuk képén. 2021 márciusában egy új fotó került napvilágra, amelyen látható, hogyan néz ki az M87-es fekete lyuk polarizált fényben. Ez az első alkalom, hogy a csillagászoknak sikerült a polarizációt ilyen közel egy fekete lyuk széléhez mérniük. A képen látható vonalak a polarizáció irányát jelzik, ami a fekete lyuk árnyéka körüli mágneses térrel kapcsolatos.

3C 279

Az archetipikus 3C 279 blézár EHT-képe, amely egy relativisztikus sugárt mutat le a szupermasszív fekete lyukat körülvevő AGN magig.

2020 áprilisában az EHT kiadta az első 20 mikroívmásodperces felbontású képet a 3C 279 archetipikus blézárról, amelyet 2017 áprilisában észlelt. Ezek a képek, amelyeket 2017 áprilisában 4 zakán át végzett megfigyelésekből készítettek, egy sugár fényes összetevőit mutatják meg, amelyek a megfigyelő síkra vetülnek. látszólagos szuperluminális mozgásokat mutatnak 20 c sebességig. A relativisztikus sugárzók, például a közeledő sugár ilyen látszólagos szuperluminális mozgása azzal magyarázható, hogy a megfigyelőhöz közelebb (a sugár mentén lefelé) induló emisszió utoléri a megfigyelőtől távolabb (a sugár bázisán) származó emissziót, amikor a sugár a sebességhez közel terjed. a fény kis szögben a látóvonalhoz képest.

Centaurus A

A Centaurus A képe, amely a fekete lyuk sugárát mutatja különböző léptékekben

2021 júliusában nagy felbontású képeket tettek közzé a Centaurus A közepén elhelyezkedő fekete lyuk által előállított sugárról . Körül egy misével5,5 × 10 7 M , a fekete lyuk nem elég nagy ahhoz, hogy megfigyelje a gyűrűjét, mint a Messier M87* esetében, de a sugár még a befogadó galaxison túlra is kiterjed, miközben erősen kollimált sugárként marad, ami egy vizsgálati pont. Megfigyelték a sugár élének kivilágosodását is, ami kizárná azokat a részecskegyorsítási modelleket, amelyek nem képesek reprodukálni ezt a hatást. A kép 16-szor élesebb volt, mint a korábbi megfigyelések, és 1,3 mm-es hullámhosszt használtak.

Nyilas A*

Sagittarius A*, fekete lyuk a Tejútrendszer közepén

2022. május 12-én az EHT Collaboration felfedte a Sagittarius A* képét, a Tejút- galaxis közepén található szupermasszív fekete lyukat . A fekete lyuk 27 000 fényévre van a Földtől; ezerszer kisebb, mint az M87*. Sera Markoff, az EHT Tudományos Tanácsának társelnöke a következőket mondta: "Két teljesen különböző típusú galaxisunk és két nagyon eltérő fekete lyuk tömegünk van, de ezeknek a fekete lyukak széléhez közel elképesztően hasonlónak tűnnek. Ez azt mutatja, hogy tábornok A relativitáselmélet uralja ezeket az objektumokat közelről, és a távolabbi különbségek a fekete lyukakat körülvevő anyagok különbségeiből származhatnak."

Együttműködő intézetek

Az EHT Együttműködés 13 érintett intézményből áll:

Az EHT-hoz kapcsolódó intézmények a következők:

Hivatkozások

Külső linkek