Telescópio Event Horizon -Event Horizon Telescope

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Telescópio Horizonte de Eventos
O Event Horizon Telescope e o Global mm-VLBI Array na Terra.jpg
Event Horizon Telescope.svg
Nomes alternativos EHT Edite isso no Wikidata
Local na rede Internet eventhorizontelescope.org _ Edite isso no Wikidata
Telescópios Atacama Large Millimeter Array
Atacama Pathfinder Experimento
Heinrich Hertz Submillimeter Telescope Telescópio
IRAM 30m Telescópio
James Clerk Maxwell
Large Millimeter Telescope
South Pole Telescope
Submillimeter Array Edite isso no Wikidata
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O Event Horizon Telescope ( EHT ) é um grande conjunto de telescópios que consiste em uma rede global de radiotelescópios . O projeto EHT combina dados de várias estações de interferometria de linha de base muito longa (VLBI) ao redor da Terra, que formam uma matriz combinada com uma resolução angular suficiente para observar objetos do tamanho do horizonte de eventos de um buraco negro supermassivo . Os alvos observacionais do projeto incluem os dois buracos negros com o maior diâmetro angular observado da Terra: o buraco negro no centro da galáxia elíptica supergigante Messier 87 (M87*, pronunciado "M87-Star") e Sagitário A* (Sgr A*, pronunciado "Sagitário A-Star") no centro da Via Láctea .

O projeto Event Horizon Telescope é uma colaboração internacional lançada em 2009 após um longo período de desenvolvimentos teóricos e técnicos. Do lado da teoria, o trabalho na órbita do fóton e as primeiras simulações de como seria um buraco negro progrediram para previsões de imagens VLBI para o buraco negro do Centro Galáctico, Sgr A*. Os avanços técnicos na observação de rádio passaram da primeira detecção de Sgr A*, através de VLBI em comprimentos de onda progressivamente mais curtos, levando finalmente à detecção da estrutura da escala do horizonte em Sgr A* e M87. A colaboração agora compreende mais de 300 membros, 60 instituições, trabalhando em mais de 20 países e regiões.

A primeira imagem de um buraco negro, no centro da galáxia Messier 87, foi publicada pela EHT Collaboration em 10 de abril de 2019, em uma série de seis publicações científicas. A matriz fez essa observação em um comprimento de onda de 1,3 mm e com uma resolução teórica limitada por difração de 25 microssegundos de arco . Em março de 2021, a Colaboração apresentou, pela primeira vez, uma imagem polarizada do buraco negro que pode ajudar a revelar melhor as forças que dão origem aos quasares . Os planos futuros envolvem melhorar a resolução da matriz adicionando novos telescópios e fazendo observações de comprimentos de onda mais curtos. Em 12 de maio de 2022, os astrônomos revelaram a primeira imagem do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, Sagitário A* .

Matriz de telescópios

Um diagrama esquemático do mecanismo VLBI de EHT. Cada antena, espalhada por grandes distâncias, possui um relógio atômico extremamente preciso . Os sinais analógicos coletados pela antena são convertidos em sinais digitais e armazenados em discos rígidos juntamente com os sinais de tempo fornecidos pelo relógio atômico. Os discos rígidos são então enviados para um local central para serem sincronizados. Uma imagem de observação astronômica é obtida processando os dados coletados de vários locais.
Observações do EHT durante sua campanha de múltiplos comprimentos de onda M87 de 2017 decompostas por instrumento de frequência mais baixa (EHT/ALMA/SMA) para mais alta (VERITAS). (Fermi-LAT em modo de levantamento contínuo) (datas também em dias Julianos Modificados )
Imagem de raios-X suave de Sagitário A* (centro) e dois ecos de luz de uma explosão recente (circulado)

O EHT é composto por muitos observatórios de rádio ou instalações de radiotelescópios em todo o mundo, trabalhando juntos para produzir um telescópio de alta sensibilidade e alta resolução angular. Através da técnica de interferometria de linha de base muito longa (VLBI), muitas antenas de rádio independentes separadas por centenas ou milhares de quilômetros podem atuar como um phased array, um telescópio virtual que pode ser apontado eletronicamente, com uma abertura efetiva que é o diâmetro de todo o planeta, melhorando substancialmente sua resolução angular. O esforço inclui o desenvolvimento e implantação de receptores de polarização dupla submilimétricos, padrões de frequência altamente estáveis ​​para permitir interferometria de linha de base muito longa em 230–450 GHz, back-ends e gravadores VLBI de largura de banda mais alta, bem como o comissionamento de novos sites VLBI submilimétricos.

A cada ano desde sua primeira captura de dados em 2006, a matriz EHT mudou para adicionar mais observatórios à sua rede global de radiotelescópios. A primeira imagem do buraco negro supermassivo da Via Láctea, Sagitário A*, deveria ser produzida a partir de dados obtidos em abril de 2017, mas como não há voos dentro ou fora do Pólo Sul durante o inverno austral (abril a outubro), o O conjunto de dados completo não pôde ser processado até dezembro de 2017, quando chegou a remessa de dados do Telescópio do Pólo Sul .

Os dados coletados em discos rígidos são transportados por aviões comerciais de carga (o chamado sneakernet ) dos vários telescópios para o MIT Haystack Observatory e o Max Planck Institute for Radio Astronomy, onde os dados são correlacionados e analisados ​​em um computador de grade feito de cerca de 800 CPUs todas conectadas através de uma rede de 40 Gbit/s .

Por causa da pandemia do COVID-19, padrões climáticos e mecânica celeste, a campanha observacional de 2020 foi adiada para março de 2021.

Messier 87*

Uma série de imagens representando a ampliação alcançada (como se tentasse ver uma bola de tênis na lua). Começa no canto superior esquerdo e se move no sentido anti-horário para eventualmente terminar no canto superior direito.
Imagem de M87* gerada a partir de dados coletados pelo Event Horizon Telescope
Uma visão do buraco negro M87* em luz polarizada

A Event Horizon Telescope Collaboration anunciou seus primeiros resultados em seis coletivas de imprensa simultâneas em todo o mundo em 10 de abril de 2019. O anúncio apresentou a primeira imagem direta de um buraco negro, que mostrava o buraco negro supermassivo no centro de Messier 87, designado M87*. Os resultados científicos foram apresentados em uma série de seis artigos publicados no The Astrophysical Journal Letters . Um buraco negro girando no sentido horário foi observado na região 6σ.

A imagem forneceu um teste para a teoria geral da relatividade de Albert Einstein sob condições extremas. Estudos já testaram a relatividade geral observando os movimentos de estrelas e nuvens de gás perto da borda de um buraco negro. No entanto, uma imagem de um buraco negro aproxima ainda mais as observações do horizonte de eventos. A relatividade prevê uma região semelhante a uma sombra escura, causada pela curvatura gravitacional e captura de luz, que corresponde à imagem observada. O artigo publicado afirma: “No geral, a imagem observada é consistente com as expectativas para a sombra de um buraco negro de Kerr giratório, conforme previsto pela relatividade geral”. Paul TP Ho, membro do conselho do EHT, disse: "Uma vez que tivéssemos certeza de que tínhamos imaginado a sombra, poderíamos comparar nossas observações com extensos modelos de computador que incluem a física do espaço deformado, matéria superaquecida e campos magnéticos fortes. Muitas das características da imagem observada correspondem surpreendentemente bem ao nosso entendimento teórico."

A imagem também forneceu novas medidas para a massa e o diâmetro de M87*. EHT mediu a massa do buraco negro para ser6,5 ± 0,7 bilhões de massas solares e mediu o diâmetro de seu horizonte de eventos em aproximadamente 40 bilhões de quilômetros (270 UA; 0,0013 pc; 0,0042 ly), aproximadamente 2,5 vezes menor que a sombra que projeta, vista no centro da imagem. Observações anteriores de M87 mostraram que o jato de grande escala está inclinado em um ângulo de 17° em relação à linha de visão do observador e orientado no plano do céu em um ângulo de posição de -72°. A partir do brilho aprimorado da parte sul do anel devido ao feixe relativístico da emissão do jato da parede do funil que se aproxima, o EHT concluiu que o buraco negro, que ancora o jato, gira no sentido horário, visto da Terra. As simulações de EHT permitem rotação do disco interno prograda e retrógrada em relação ao buraco negro, excluindo rotação zero do buraco negro usando uma potência de jato mínima conservadora de 10 42 erg/s através do processo Blandford-Znajek .

Produzir uma imagem a partir de dados de um conjunto de radiotelescópios requer muito trabalho matemático. Quatro equipes independentes criaram imagens para avaliar a confiabilidade dos resultados. Esses métodos incluíam um algoritmo estabelecido em radioastronomia para reconstrução de imagem conhecido como CLEAN, inventado por Jan Högbom, bem como métodos de processamento de imagem autocalibrados para astronomia, como o algoritmo CHIRP criado por Katherine Bouman e outros. Os algoritmos que foram finalmente usados ​​foram um algoritmo de máxima verossimilhança regularizada (RML) e o algoritmo CLEAN .

Em março de 2020, os astrônomos propuseram uma maneira aprimorada de ver mais anéis na primeira imagem do buraco negro. Em março de 2021, uma nova foto foi revelada, mostrando como o buraco negro M87 fica na luz polarizada. Esta é a primeira vez que os astrônomos conseguem medir a polarização tão perto da borda de um buraco negro. As linhas na foto marcam a orientação da polarização, que está relacionada ao campo magnético ao redor da sombra do buraco negro.

3C 279

Imagem EHT do blazar arquetípico 3C 279 mostrando um jato relativístico até o núcleo AGN ao redor do buraco negro supermassivo.

Em abril de 2020, o EHT divulgou as primeiras imagens de resolução de 20 microarcsegundos do blazar arquetípico 3C 279 observado em abril de 2017. Essas imagens, geradas a partir de observações durante 4 noites em abril de 2017, revelam componentes brilhantes de um jato cuja projeção no plano do observador exibem movimentos superluminais aparentes com velocidades de até 20 c. Esse movimento superluminal aparente de emissores relativísticos, como um jato se aproximando, é explicado pela emissão originada mais perto do observador (a jusante ao longo do jato) alcançando a emissão originada mais longe do observador (na base do jato) à medida que o jato se propaga próximo à velocidade de luz em pequenos ângulos para a linha de visão.

Centauro A

Imagem de Centaurus A mostrando seu jato de buraco negro em diferentes escalas

Em julho de 2021, foram divulgadas imagens de alta resolução do jato produzido pelo buraco negro situado no centro de Centaurus A. Com uma massa ao redor5,5 × 10 7 M ☉, o buraco negro não é grande o suficiente para observar seu anel como no Messier M87*, mas seu jato se estende além de sua galáxia hospedeira enquanto permanece como um feixe altamente colimado que é um ponto de estudo. O brilho das bordas do jato também foi observado, o que excluiria modelos de aceleração de partículas incapazes de reproduzir esse efeito. A imagem foi 16 vezes mais nítida do que as observações anteriores e utilizou um comprimento de onda de 1,3 mm.

Sagitário A*

Sagitário A*, buraco negro no centro da Via Láctea

Em 12 de maio de 2022, a EHT Collaboration revelou uma imagem de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea . O buraco negro está a 27.000 anos-luz da Terra; é milhares de vezes menor que M87*. Sera Markoff, co-presidente do EHT Science Council, disse: "Temos dois tipos completamente diferentes de galáxias e duas massas de buracos negros muito diferentes, mas perto da borda desses buracos negros eles parecem incrivelmente semelhantes. A relatividade governa esses objetos de perto, e quaisquer diferenças que vemos mais longe devem ser devido a diferenças no material que circunda os buracos negros."

Institutos colaboradores

A Colaboração EHT é composta por 13 institutos interessados:

As instituições afiliadas ao EHT incluem:

Referências

links externos