Telescopul Event Horizon -Event Horizon Telescope

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Telescopul Event Horizon
Telescopul Event Horizon și Global mm-VLBI Array on the Earth.jpg
Event Horizon Telescope.svg
Denumiri alternative EHT Editați acest lucru pe Wikidata
Site-ul web eventhorizontelescope .org Editați acest lucru la Wikidata
Telescoape Atacama Large Millimeter Array
Atacama Pathfinder Experiment
Telescop submilimetru Heinrich Hertz Telescop
IRAM de 30 m Telescop
James Clerk Maxwell Telescop
mare milimetru Telescop de la
polul sud Telescop
submilimetru Editați acest lucru pe Wikidata
Media conexe pe Wikimedia Commons
[ editează pe Wikidata ]

Telescopul Event Horizon ( EHT ) este o matrice mare de telescoape care constă dintr-o rețea globală de radiotelescoape . Proiectul EHT combină date de la mai multe stații de interferometrie de bază foarte lungă (VLBI) din jurul Pământului, care formează o matrice combinată cu o rezoluție unghiulară suficientă pentru a observa obiecte de dimensiunea orizontului de evenimente al unei găuri negre supermasive . Țintele de observație ale proiectului includ cele două găuri negre cu cel mai mare diametru unghiular observat de pe Pământ: gaura neagră din centrul galaxiei eliptice supergigant . Messier 87 (M87*, pronunțat „M87-Star”) și Săgetător A* (Sgr A*, pronunțat „Sagittarius A-Star”) în centrul Căii Lactee .

Proiectul Event Horizon Telescope este o colaborare internațională lansată în 2009 după o lungă perioadă de dezvoltări teoretice și tehnice. Din punctul de vedere al teoriei, lucrările asupra orbitei fotonului și primele simulări ale cum ar arăta o gaură neagră au progresat la predicțiile imagistice VLBI pentru gaura neagră a Centrului Galactic, Sgr A*. Progresele tehnice în observarea radio s-au mutat de la prima detectare a Sgr A*, prin VLBI la lungimi de undă progresiv mai scurte, ducând în cele din urmă la detectarea structurii scării orizontului atât în ​​Sgr A*, cât și în M87. Colaborarea cuprinde acum peste 300 de membri, 60 de instituții, care lucrează în peste 20 de țări și regiuni.

Prima imagine a unei găuri negre, în centrul galaxiei Messier 87, a fost publicată de EHT Collaboration pe 10 aprilie 2019, într-o serie de șase publicații științifice. Matricea a făcut această observație la o lungime de undă de 1,3 mm și cu o rezoluție teoretică limitată de difracție de 25 de microsecunde de arc . În martie 2021, Colaborarea a prezentat, pentru prima dată, o imagine bazată pe polarizare a găurii negre, care poate ajuta la dezvăluirea mai bună a forțelor care dă naștere quasarurilor . Planurile viitoare implică îmbunătățirea rezoluției matricei prin adăugarea de noi telescoape și prin efectuarea de observații cu lungime de undă mai scurtă. Pe 12 mai 2022, astronomii au dezvăluit prima imagine a găurii negre supermasive din centrul Căii Lactee, Săgetătorul A* .

Matrice de telescoape

O diagramă schematică a mecanismului VLBI al EHT. Fiecare antenă, răspândită pe distanțe mari, are un ceas atomic extrem de precis . Semnalele analogice colectate de antenă sunt convertite în semnale digitale și stocate pe hard disk împreună cu semnalele de timp furnizate de ceasul atomic. Hard disk-urile sunt apoi expediate într-o locație centrală pentru a fi sincronizate. O imagine de observație astronomică este obținută prin procesarea datelor adunate din mai multe locații.
Observațiile EHT în timpul campaniei sale de lungimi de undă M87 din 2017 descompuse pe instrument de la frecvența inferioară (EHT/ALMA/SMA) la frecvența mai mare (VERITAS). (Fermi-LAT în modul sondaj continuu) (date și în zilele iuliene modificate )
Imagine moale cu raze X a Săgetător A* (în centru) și două ecouri luminoase de la o explozie recentă (încercuite)

EHT este compus din multe observatoare radio sau facilități de radio-telescop din întreaga lume, care lucrează împreună pentru a produce un telescop de înaltă sensibilitate, cu rezoluție unghiulară înaltă. Prin tehnica interferometriei de bază foarte lungă (VLBI), multe antene radio independente separate de sute sau mii de kilometri pot acționa ca o matrice fază, un telescop virtual care poate fi îndreptat electronic, cu o deschidere efectivă care este diametrul întreaga planetă, îmbunătățindu-și substanțial rezoluția unghiulară. Efortul include dezvoltarea și desfășurarea de receptoare submilimetrice cu polarizare dublă, standarde de frecvență foarte stabile pentru a permite interferometria de bază foarte lungă la 230-450 GHz, backend-uri și recordere VLBI cu lățime de bandă mai mare, precum și punerea în funcțiune a noi site-uri VLBI submilimetrice.

În fiecare an, de la prima captură de date în 2006, matricea EHT sa mutat pentru a adăuga mai multe observatoare la rețeaua sa globală de radiotelescoape. Prima imagine a găurii negre supermasive a Căii Lactee, Săgetător A*, era de așteptat să fie produsă din datele luate în aprilie 2017, dar pentru că nu există zboruri în sau dinspre Polul Sud în timpul iernii australe (aprilie până în octombrie), setul complet de date nu a putut fi procesat până în decembrie 2017, când a sosit transportul de date de la Telescopul de la Polul Sud .

Datele colectate pe hard disk-uri sunt transportate de avioane comerciale de marfă (așa-numitul sneakernet ) de la diferite telescoape la Observatorul MIT Haystack și Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie, unde datele sunt corelate încrucișat și analizate pe un computer grid realizat . de la aproximativ 800 de procesoare toate conectate printr-o rețea de 40 Gbit/s .

Din cauza pandemiei de COVID-19, a modelelor meteorologice și a mecanicii cerești, campania de observație din 2020 a fost amânată pentru martie 2021.

Messier 87*

O serie de imagini reprezentând mărirea obținută (ca și cum ar încerca să vezi o minge de tenis pe lună). Începe în colțul din stânga sus și se mișcă în sens invers acelor de ceasornic pentru a se termina în cele din urmă în colțul din dreapta sus.
Imagine a lui M87* generată din datele culese de Telescopul Event Horizon
O vedere a găurii negre M87* în lumină polarizată

Event Horizon Telescope Collaboration și-a anunțat primele rezultate în șase conferințe de presă simultane la nivel mondial, pe 10 aprilie 2019. Anunțul a prezentat prima imagine directă a unei găuri negre, care a arătat gaura neagră supermasivă din centrul lui Messier 87, desemnată M87*. Rezultatele științifice au fost prezentate într-o serie de șase lucrări publicate în The Astrophysical Journal Letters . O gaură neagră care se rotește în sensul acelor de ceasornic a fost observată în regiunea 6σ.

Imaginea a oferit un test pentru teoria generală a relativității a lui Albert Einstein în condiții extreme. Studiile au testat anterior relativitatea generală privind mișcările stelelor și norilor de gaz de lângă marginea unei găuri negre. Cu toate acestea, o imagine a unei găuri negre aduce observațiile și mai aproape de orizontul evenimentelor. Relativitatea prezice o regiune întunecată asemănătoare umbrei, cauzată de îndoirea gravitațională și captarea luminii, care se potrivește cu imaginea observată. Lucrarea publicată afirmă: „În general, imaginea observată este în concordanță cu așteptările pentru umbra unei găuri negre Kerr care se rotește, așa cum este prezis de relativitatea generală”. Paul TP Ho, membru al consiliului de administrație al EHT, a declarat: „Odată ce am fost siguri că am fotografiat umbra, am putea compara observațiile noastre cu modele computerizate extinse care includ fizica spațiului deformat, materiei supraîncălzite și câmpuri magnetice puternice. Multe dintre caracteristici. din imaginea observată se potrivește surprinzător de bine cu înțelegerea noastră teoretică.”

Imaginea a oferit și noi măsurători pentru masa și diametrul lui M87*. EHT a măsurat masa găurii negre6,5 ± 0,7 miliarde de mase solare și a măsurat diametrul orizontului său de evenimente la aproximativ 40 de miliarde de kilometri (270 UA; 0,0013 pc; 0,0042 ly), de aproximativ 2,5 ori mai mic decât umbra pe care o aruncă, văzută în centrul imaginii. Observațiile anterioare ale lui M87 au arătat că jetul la scară mare este înclinat la un unghi de 17° față de linia de vedere a observatorului și orientat pe planul cerului la un unghi de poziție de -72°. Din luminozitatea sporită a părții de sud a inelului datorită fasciculului relativist al emisiei de jet din peretele pâlniei care se apropie, EHT a concluzionat că gaura neagră, care ancorează jetul, se rotește în sensul acelor de ceasornic, așa cum este văzută de pe Pământ. Simulările EHT permit atât rotația progradă, cât și retrogradă a discului interior în raport cu gaura neagră, excluzând în același timp rotația zero a găurii negre utilizând o putere minimă conservatoare a jetului de 10 42 erg/s prin procesul Blandford-Znajek .

Producerea unei imagini din date de la o serie de radiotelescoape necesită multă muncă matematică. Patru echipe independente au creat imagini pentru a evalua fiabilitatea rezultatelor. Aceste metode au inclus atât un algoritm consacrat în radioastronomie pentru reconstrucția imaginii cunoscut sub numele de CLEAN, inventat de Jan Högbom, cât și metode de procesare a imaginii cu autocalibrare pentru astronomie, cum ar fi algoritmul CHIRP creat de Katherine Bouman și alții. Algoritmii care au fost utilizați în cele din urmă au fost un algoritm de probabilitate maximă (RML) regularizată și algoritmul CLEAN .

În martie 2020, astronomii au propus o modalitate îmbunătățită de a vedea mai multe inele din prima imagine a găurii negre. În martie 2021, a fost dezvăluită o nouă fotografie, care arată cum arată gaura neagră M87 în lumină polarizată. Este pentru prima dată când astronomii au putut măsura polarizarea atât de aproape de marginea unei găuri negre. Liniile de pe fotografie marchează orientarea polarizării, care este legată de câmpul magnetic din jurul umbrei găurii negre.

3C 279

Imagine EHT a blazarului arhetipal 3C 279 care arată un jet relativist până la miezul AGN care înconjoară gaura neagră supermasivă.

În aprilie 2020, EHT a lansat primele imagini cu rezoluție de 20 de microsecunde ale blazarului arhetipal 3C 279 pe care l-a observat în aprilie 2017. Aceste imagini, generate din observații pe parcursul a 4 nopți în aprilie 2017, dezvăluie componente luminoase ale unui jet a cărui proiecție pe planul observatorului prezintă mișcări superluminale aparente cu viteze de până la 20 c. O astfel de mișcare superluminală aparentă de la emițători relativiști, cum ar fi un jet care se apropie, este explicată prin emisia care provine mai aproape de observator (în aval de-a lungul jetului) ajungând din urmă cu emisia care provine mai departe de observator (la baza jetului) pe măsură ce jetul se propagă aproape de viteza de lumină la unghiuri mici față de linia de vedere.

Centaurus A

Imagine cu Centaurus A care își arată jetul găurii negre la diferite scale

În iulie 2021, au fost lansate imagini de înaltă rezoluție ale jetului produs de gaura neagră aflată în centrul lui Centaurus A. Cu o masă în jur5,5 × 10 7 M ☉, gaura neagră nu este suficient de mare pentru a-și observa inelul ca în cazul Messier M87*, dar jetul său se extinde chiar și dincolo de galaxia gazdă, rămânând ca un fascicul foarte colimat, care este un punct de studiu. S-a observat, de asemenea, strălucirea marginilor jetului, ceea ce ar exclude modelele de accelerare a particulelor care nu sunt capabile să reproducă acest efect. Imaginea a fost de 16 ori mai clară decât observațiile anterioare și a folosit o lungime de undă de 1,3 mm.

Săgetător A*

Săgetător A*, gaură neagră în centrul Căii Lactee

Pe 12 mai 2022, EHT Collaboration a dezvăluit o imagine a Săgetător A*, gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei Calea Lactee . Gaura neagră se află la 27.000 de ani lumină distanță de Pământ; este de mii de ori mai mic decât M87*. Sera Markoff, co-președinte al Consiliului de Știință EHT, a declarat: „Avem două tipuri complet diferite de galaxii și două mase de găuri negre foarte diferite, dar aproape de marginea acestor găuri negre arată uimitor de asemănătoare. Acest lucru ne spune că generalul Relativitatea guvernează aceste obiecte de aproape și orice diferență pe care le vedem mai departe trebuie să se datoreze diferențelor de material care înconjoară găurile negre.”

institute colaboratoare

Colaborarea EHT este formată din 13 institute ale părților interesate:

Instituțiile afiliate EHT includ:

Referințe

linkuri externe