Хотите получить четкое представление об окружении сверхмассивной черной дыры? Это невероятная задача для наблюдения. Экстремальная гравитация искривляет свет, проходя через него, и размывает детали горизонта событий, области, ближайшей к черной дыре. Астрономы, использующие Телескоп горизонта событий (EHT), только что провели тестовые наблюдения, направленные на «устранение размытости» этого представления.
Команда EHT сотрудничала с учеными из Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) и других учреждений для проведения испытаний. Антенны обнаружили свет из центров далеких галактик на радиочастоте 354 ГГц, что эквивалентно длине волны 0,87 мм.
В этом пилотном эксперименте были достигнуты наблюдения с детализацией до 19 микросекунд дуги. Это самое высокое разрешение, когда-либо достигнутое с поверхности Земли. Хотя нет никаких изображений с тестов, наблюдения «увидели» сильные световые сигналы от нескольких далеких галактик — и это было с использованием всего нескольких антенн. После того, как команда сфокусировала весь мировой массив EHT на целях, они смогли увидеть объекты с разрешением 13 микросекунд дуги. Это примерно как смотреть на крышку бутылки на поверхности Луны — с поверхности Земли!
Усиление телескопа Event Horizon
Эти наблюдательные тесты являются большим прорывом, поскольку они означают, что ученые могут делать изображения черных дыр, которые на 50% четче предыдущих наблюдений. Первые революционные наблюдения EHT черной дыры M87 и Стрельца A* в нашей галактике произошли всего несколько лет назад на длине волны 1,33 мм. Эти изображения были потрясающими, но научные группы хотели сделать лучше.
«С помощью Event Horizon Telescope мы увидели первые изображения черных дыр, используя наблюдения на длине волны 1,3 мм, но яркое кольцо, которое мы увидели, образованное изгибом света в гравитации черной дыры, все еще выглядело размытым, потому что мы находились на абсолютных пределах того, насколько резкими мы могли сделать изображения», — сказал соруководитель наблюдения Александр Рэймонд из Лаборатории реактивного движения. «На длине волны 0,87 мм наши изображения будут более четкими и подробными, что, в свою очередь, вероятно, откроет новые свойства, как те, которые были предсказаны ранее, так и, возможно, некоторые, которые не были».
По словам директора-основателя EHT Шеперда «Шепа» Доулмана, астрофизика из CfA и соруководителя недавней статьи о наблюдениях, недавние тесты улучшат вид центральной сверхмассивной черной дыры нашей галактики, а также других. «Наблюдение за изменениями в окружающем газе на разных длинах волн поможет нам разгадать тайну того, как черные дыры притягивают и аккрецируют материю, и как они могут запускать мощные струи, которые струятся на галактические расстояния», — сказал он. Кроме того, новая технология должна обнаружить еще более тусклые, далекие черные дыры, чем уже видел EHT.
Создание большого радиоглаза для изучения черных дыр
Представьте себе Event Horizon Telescope как гигантский виртуальный радиотелескоп размером с Землю. Вместо одной огромной тарелки размером с нашу планету он связывает вместе несколько радиотарелок по всему миру. Эта технология называется «интерферометрия с очень длинной базой», при этом каждая обсерватория отправляет свои данные в центральный центр обработки. Для этого теста массив состоял из шести объектов, включая Atacama Array. Эксперименту удалось расширить диапазон длин волн EHT. Обычно, чтобы получить лучшее разрешение, астрономам приходится строить более крупные телескопы, но этот уже размером с Землю. Поэтому единственным выбором было увеличение длины волны.
Тестовые наблюдения с более высоким разрешением знаменуют собой первый случай успешного использования техники VLBI на длине волны 0,87 мм. Это сложное измерение, поскольку водяной пар в атмосфере поглощает больше волн на 0,87 мм, чем на 1,3 мм. В результате астрономы работали над улучшением разрешения EHT, увеличивая полосу пропускания приборов. Затем им пришлось ждать хороших условий для наблюдений на всех тестовых площадках.
Улучшения должны позволить астрономам получать высококачественные «фильмы» горизонта событий вокруг черной дыры. Конечно, астрономы хотят больше обновлений для существующих массивов EHT. Планируемые улучшения включают новые антенны, а также усовершенствования детекторов и других инструментов. Результатом должны стать некоторые довольно впечатляющие изображения и анимации материала, захваченного в экстремальном гравитационном захвате черной дыры.
Возвращаясь к старым друзьям из Black Hole
Будущие наблюдения будут включать повторные наблюдения сверхмассивных черных дыр в M87 и сердце галактики Млечный Путь. Оба окружены аккреционными дисками, полными материала, закручивающегося в черную дыру. Как только этот материал пересекает горизонт событий (гравитационную точку невозврата), он исчезает навсегда. Поэтому важно отслеживать такого рода действия вокруг черной дыры. Вот где EHT оказывается полезным.
По словам Шепа Доулмана, детали должны быть потрясающими. «Подумайте о всплеске дополнительных деталей, которые вы получаете, переходя от черно-белых фотографий к цветным», — сказал он. «Это новое «цветное зрение» позволяет нам отделить эффекты гравитации Эйнштейна от горячего газа и магнитных полей, которые питают черные дыры и запускают мощные струи, которые струятся на галактические расстояния».
Учитывая это, он добавил, что Коллаборация с нетерпением ждет возможности повторно получить изображения M87* и Sgr A* на обоих расстояниях: 1,3 мм и 0,87 мм, а также перейти от обнаружения «теней» черных дыр к более точному измерению их размеров и форм, что может помочь оценить вращение и ориентацию черной дыры на небе.
Если все произойдет так, как они надеются, то консорциум EHT из 400 участников, безусловно, сможет выполнить свою основополагающую цель. А именно, предоставить самые подробные радиоизображения таинственных зверей, которые таятся в сердцах большинства галактик.
Для получения дополнительной информации
Ученые EHT проводят наблюдения с самым высоким разрешением с поверхности Земли
Главная страница телескопа Event Horizon
Первые обнаружения интерферометрии с очень длинной базой на длине волны 870 мкм
