Телескоп горизонта событий: Телескоп горизонта событий впервые получил изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути

Учёные смоделировали совместные наблюдения «Телескопа горизонта событий» и «Миллиметрона»

Группа учёных из России и Нидерландов оценила возможности совместной работы международной сети «Телескоп Горизонта Событий» (Event Horizon Telescope) и разрабатываемого российского космического телескопа «Миллиметрон» (Millimetron Space Observatory). Использование космической обсерватории «Миллиметрон» в качестве плеча наземно-космического интерферометра позволит значительно улучшить качество изображений сверхмассивных чёрных дыр, расположенных в нашей Галактике и в галактике M87, а также наблюдать динамику движения вещества в непосредственной близости от горизонта событий. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Излучение, приходящее от внутренних областей аккреционного диска сверхмассивной чёрной дыры, формирует изображение так называемой «тени чёрной дыры» на расстояниях порядка 5 радиусов Шварцшильда. Форма, которую принимает «тень», а также распределение яркости по диску, несут информацию о геометрии пространства-времени в непосредственной близости от горизонта событий. Таким образом, исследование чёрных дыр даёт возможность проверить теорию относительности и изучать поведение вещества при экстремальных условиях, недостижимых в лабораториях. 

В апреле 2019 года международная коллаборация «Телескоп горизонта событий» представила первое изображение тени сверхмассивной чёрной дыры, расположенной в галактике M87. Изображение было построено по данным радиоинтерферометрических наблюдений со сверхдлинными базами (РСДБ) восьми телескопов на длине волны 1.3 мм. Во время наблюдений по программе EHT было достигнуто самое высокое угловое разрешение для наземных наблюдений – 25 микросекунд дуги. Однако дальнейшее его увеличение ограничивается размерами нашей планеты. Выходом из сложившейся ситуации становится развитие наземно-космических РСДБ-сетей.

Ранее, в рамках реализации миссии «Радиоастрон» на орбите более семи лет успешно работал 10-метровый космический радиотелескоп «Спектр-Р». Совместно с ним в режиме РСДБ наблюдало около 60 наземных радиотелескопов. Космический телескоп двигался по вытянутой орбите, с перигеем в 400 километров, и апогеем, доходящим до 330 тысяч километров. Наблюдения велись в четырёх диапазонах с опорными частотами 0.3 Ггц, 1.6 Ггц, 4.8 Ггц и 22 Ггц. На сегодняшний день на «Радиоастроне» достигнуто самое высокое угловое разрешение — 11 микросекунды дуги.

Космическая обсерватория «Миллиметрон» будет оснащена раскладываемым и охлаждаемым 10-метровым зеркалом. Планируется, что она будет располагаться в точке Лагранжа L2 и проводить наблюдения в дальнем ИК, субмиллиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. Сейчас программа наблюдений предполагает два режима работы. Первый — это режим одиночного зеркала, в котором «Миллиметрон» функционирует как отдельный космический телескоп. В этом режиме он будет исследовать неоднородности реликтового излучения и отклонения в его спектре, изучать крупномасштабную структуру Вселенной, искать воду и органические соединения в межзвёздной среде. Второй режим предполагает работу совместно с наземными телескопами в качестве плеча интерферометра в диапазонах частот 33-720 Ггц. В нём будут изучаться очень компактные астрономические объекты, для исследования которых требуется максимально высокое угловое разрешение.

Однако несмотря на то, что гало-орбита в окрестности точки L2 очень удобна для режима одиночного зеркала, восстановление изображений, полученных на наземно-космическом интерферометре, сопряжено с определенными трудностями. С связи с этим проект «Миллиметрон» сейчас предусматривает, как один из вариантов оптимизации научной программы, после окончания наблюдений в режиме одиночного зеркала, возврат космического аппарата из L2 с помощью гравитационного манёвра около Луны.

В новом исследовании астрономы оценили качество восстановленных изображений для высокоэллиптической околоземной орбиты космического аппарата, на которую он может перейти при возвращении из точки L2. В качестве наземного плеча интерферометра рассматривались все телескопы, входящие в коллаборацию «Телескопа горизонта событий» на данный момент. Учёные смоделировали наблюдения двух сверхмассивных чёрных дыр с самыми большими угловыми размерами на небе — это чёрная дыра в центре нашей Галактики, а также в ядре галактики M87. Частота промоделированных наблюдений составила 230 Ггц (1.3 мм), ширина полосы — 2 Ггц, а полное время наблюдений для построения изображения составило 15 часов. Такое время наблюдения было выбрано, поскольку объём бортовой памяти ограничен 100 Тб. Полное время наблюдения разбивалось на 5400 отдельных наблюдательных сеансов длительностью по 10 секунд. Временное ограничение отдельного сеанса было выбрано из-за атмосферных неоднородностей, нарушающих когерентность сигнала на длительных интервалах времени.

Результаты моделирования изображений тени черной дыры галактики M87. Слева представлено изображение, полученное Телескопом Горизонта Событий (EHT), справа — изображение, полученное при проведении совместных наблюдений Миллиметрона с Телескопом Горизонта Событий.

 

Для M87 использовался участок орбиты в районе перигея, на котором в течение 20 часов проекция базы интерферометра изменяется с 0.5 до 6 диаметров Земли. Для Sgr A* продолжительность наблюдения составила 10 дней, что соответствует одному орбитальному периоду обращения космического телескопа. Поскольку оба источника находятся в разных областях небесной сферы, орбита была выбрана таким образом, чтобы обеспечить наилучшее UV-покрытие на протяжении всего десятидневного периода для Sgr A* и хорошую видимость для M87 при проекции базы до 5 диаметров Земли.

Исследование показало, что совместная работа «Телескопа горизонта событий» и «Миллиметрона» позволит более чем в 6 раз увеличить угловое разрешение достигнув рекордных 4 микросекунды дуги, а также в 10 раз улучшить качество восстановленных изображений сверхмассивной чёрной дыры в галактике M87. Такой точности будет уже достаточно для того, чтобы, анализируя форму тени чёрной дыры и распределение яркости во внутренних областях её аккреционного диска, непосредственно исследовать геометрию пространства-времени и поведение вещества в экстремальном состоянии в непосредственной окрестности горизонта событий.

Также совместные наблюдения позволят построить динамические изображения Sgr A*. Масса чёрной дыры в центре нашей Галактики почти на 3 порядка меньше, чем в M87. Из-за этого источник обладает куда более высокой переменностью во времени, что затрудняет его интерферометрические наблюдения и построение изображения только наземными обсерваториями. Но за счёт высокой скорости движения космического телескопа по орбите в районе перигея, проекция базы меняется с 0.1 до 1.0 диаметра Земли всего за 20 минут. Это позволяет восстановить серию изображений с временным интервалом порядка 220 секунд, и не даст полученной картине «замыться» из-за движения неоднородностей вещества в непосредственной близости от чёрной дыры. Таким образом, учёные смогут непосредственно наблюдать динамику движения вещества в центре галактики на очень малых временных масштабах.

Результаты моделирования динамических наблюдений центра Галактики (Sgr A*). Серия из шести кадров, длительность каждого около 221 секунды. 

Новая работа демонстрирует эффективность совместных наблюдений наземной сети EHT и космической обсерватории «Миллиметрон» в исследовании чёрных дыр и свойств пространства-времени в ближайших к ним окрестностях.

 

Назад

Телескоп горизонта событий — frwiki.wiki

Для одноименных статей см. EHT .

Стрелец А *.

Event Horizon Telescope (сокращенно EHT буквально телескопе горизонта событий ) представляет собой сеть радиотелескопов наземной станции, сочетающие данные сверхдальнего базовой интерферометрии, расположенной на Земле для изучения, в частности, ближайшего окружения Стрельца А *, в сверхмассивной черной отверстие в центре на Млечном пути, и М87 *, что в М87, с разрешающей способностью делает возможным наблюдать за их горизонт .

Резюме

  • 1 Описание
  • 2 участвующих института
  • 3 мишени

    • 3.1 Стрелец A *, черная дыра в центре Млечного Пути
    • 3.2 M87 *, черная дыра в центре M87
  • 4 наблюдения

    • 4.1 До 2013 г.
    • 4.2 2013 кампания
    • 4.3 2017 кампания
    • 4.4 2018 кампания
  • 5 Примечания и ссылки
  • 6 Статьи по теме
  • 7 Углубление
  • 8 Внешние ссылки

Описание

Монтаж изображений, представляющих увеличение, достигаемое телескопом Event Horizon, эквивалентное наблюдению теннисного мяча на Луне. Увеличение начинается с изображения в верхнем левом углу (приблизительное поле зрения человеческого глаза с Земли) против часовой стрелки и показывает черную дыру вверху справа.

Event Horizon Telescope (EHT) состоит из нескольких радио обсерваторий или радиотелескопов, во всем мире связан созданием высокой чувствительности, высокая -resolving мощности телескопа . Используя процесс интерферометрии с очень длинной базой, можно использовать многочисленные независимые радиоантенны, разделенные расстоянием от нескольких сотен до нескольких тысяч километров, для создания «виртуального» телескопа с эффективным диаметром, эквивалентным диаметру Земли. Этот проект включает в себя разработку и развертывание субмиллиметровых приемников с двойной поляризацией и сверхстабильными стандартами частоты, чтобы получить интерферометр с очень длинной базой на 230-450 ГГц, лучшую полосу пропускания записывающих устройств и выходные фильтры интерферометра. Очень длинная база  и создание новой субмиллиметровой линии сайты интерферометра с очень длинной базой.

Каждый год, начиная с первого захвата в 2006 году, EHT размещает несколько обсерваторий в своей глобальной сети. Первое изображение черной дыры в Стрельце A * должно было быть получено ви позволить провести полную проверку общей теории относительности Эйнштейна .

Данные, собранные на жестких дисках различных телескопов, доставляются авиалайнером (также называемым сникернетом ) в обсерваторию Хейстек в Массачусетсе, где данные сравниваются и анализируются на компьютере с 800  микропроцессорами, подключенными к сети из 40 человек.   Гбит / с .

В конечном итоге это только опубликованы первые изображения еще одной черной дыры, M87 *, расположенной в центре M87 .

Участвующие институты

Некоторые институты, участвующие в проекте:

  • АЛМА
  • APEX
  • Academia sinica Институт астрономии и астрофизики
  • Радиообсерватория в Аризоне  (in), Университет Аризоны
  • Субмиллиметровая обсерватория Калифорнийского технологического института
  • Комбинированный массив для исследований в астрономии миллиметрового диапазона
  • Европейская южная обсерватория
  • Государственный университет Джорджии
  • Университет Иоганна Вольфганга Гете Франкфурт-на-Майне
  • Гренландский телескоп  (ru)
  • Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики
  • Обсерватория Стог сена
  • Институт миллиметровой радиоастрономии
  • Национальный институт астрофизики, оптики и электроники  (in)
  • Восточноазиатская обсерватория  (ja) — телескоп Джеймса Клерка Максвелла
  • Большой миллиметровый телескоп
  • Институт радиоастрономии Макса Планка
  • Национальная астрономическая обсерватория Японии
  • Национальная радиоастрономическая обсерватория
  • Национальный фонд науки
  • Массачусетский университет в Амхерсте
  • Космическая обсерватория Онсала
  • Институт теоретической физики Периметр
  • Лаборатория радиоастрономии  (in), Калифорнийский университет, Беркли
  • Radboud University of Nijmegen
  • Шанхайская астрономическая обсерватория
  • Университет Консепсьона
  • Национальный автономный университет Мексики
  • Калифорнийский университет в Беркли
  • Чикагский университет
  • Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн
  • университет Мичигана

Цели

Две цели EHT — сверхмассивные черные дыры Стрелец A * и M87 * . Использование звездочки в этих названиях означает, что это близкие к точечным источникам, а не обширные источники.

Стрелец A *, черная дыра в центре Млечного Пути.

Стрелец А * ( Sgr A * ) является источником интенсивным из радиоволн, части созвездия из наконечника стрелы и расположен в центре Млечного Пути . Первоначально неразрешенный в более крупной зоне радиоизлучения под названием Стрелец A, впоследствии он был выделен из всех источников, образующих эту зону излучения, с Sgr A Восток и Sgr A Запад .

M87 *, черная дыра в центре M87

Изображение M87 *, полученное телескопом Event Horizon в 2019 году.

M87 * — сверхмассивная черная дыра в сердце галактики M87 . Его масса оценивается в (6,6 ± 0,4) × 10 9  M ☉, а его диаметр больше диаметра орбиты Плутона . Вокруг этой черной дыры находится аккреционный диск ионизированного газа, ориентированный перпендикулярно струе.

Horizon Telescope Event публикует первые снимки этой черной дыры на.

Наблюдения

До 2013 года

Кампания 2013 года

Кампания 2017 г.

Кампания 2018

Примечания и ссылки

  • (fr) Эта статья частично или полностью взята из статьи в англоязычной Википедии под названием «  Event Horizon Telescope  » ( см. список авторов ) .
  1. ↑ a и b (in) Иэн О’Нил, «  Телескоп горизонта событий исследует тайны пространства-времени  », Seeker ,( читать онлайн, консультация 25 февраля 2017 г. ).
  2. ↑ (en-GB) Джонатан Уэбб, «  Снимок горизонта событий должен быть сделан в 2017 году  », BBC News ,( читать онлайн, консультация 25 февраля 2017 г. ).
  3. ↑ (in) Лукас Мириан, «  Массивный массив телескопов AIMS для черной дыры, получает огромное количество данных  », Computerworld ,( читать онлайн, консультация 25 февраля 2017 г. ).
  4. ↑ a и b «  Самое первое изображение черной дыры  », Le Temps ,( ISSN  1423-3967, читать онлайн, по состоянию на 10 апреля 2019 г. ).
  5. ↑ a и b (ru) Кадзунори Акияма, Антксон Альберди и др. , «  Первые результаты телескопа горизонта событий M87. Я . Тень сверхмассивной черной дыры  », The Astrophysical Journal, vol.  875, п о  1,, стр.  L1 ( ISSN  2041-8213, DOI  10.3847 / 2041-8213 / ab0ec7 ).
  6. ↑ (in) «  Collaborators  » на www. eventhorizontelescope.org (по состоянию на 25 февраля 2017 г. ) .
  7. ↑ (in) Давиде Кастельвекки, «  Как охотиться за черной дырой с помощью телескопа размером с Землю  », Nature, vol.  543, п о  7646,, стр.  478–480 ( DOI  10.1038 / 543478a, читать онлайн, по состоянию на 26 марта 2017 г. ).
  8. ↑ (in) Карл Гебардт Джошуа Адамс, Дуглас Ричстон, Тод Р. Лауэр, Сандра Мур Фабер, Кайхан Гултекин, Джереми Мерфи и Скотт Тремейн, «  Масса черной дыры в M87 из наблюдений адаптивной оптики Gemini / NIFS  », The Astrophysical Journal, т.  729, п о  2( DOI  10.1088 / 0004-637X / 729/2/119, Bibcode  2011ApJ … 729..119G ) arXiv : 1101.1954 .

Статьи по Теме

  • Сверхмассивная черная дыра
  • Телескоп Эйнштейна

Глубже

Нетехнические  :

  • (ru) Фульвио Мелиа, Черная дыра в центре нашей Галактики, Princeton University Press, 2001

Техника  :

  • (ru) Фульвио Мелиа, Галактическая сверхмассивная черная дыра, Princeton University Press, 2008

Внешние ссылки

  • (ru) Официальный сайт

<img src=»//fr. wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Телескоп горизонта событий

— обсерватория Хейстек Массачусетского технологического института

Получено первое в мире изображение черной дыры (M87)

Фото: EHTC

Телескоп Event Horizon

Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) — это группа обсерваторий, объединившихся для получения изображений излучения вокруг сверхмассивных черных дыр.

В 2019 году EHT сделал знаковые изображения излучения вокруг черной дыры в M87. Изображения показали кольцо, как и предсказывала общая теория относительности. Размер кольца указывает на то, что масса черной дыры в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца. Снимки свидетельствуют об изменении структуры излучения М87 в течение шести дней наблюдений.

Изображения M87, полученные с помощью Event Horizon Telescope Collaboration

Еще одной главной целью EHT является Стрелец A* (Sgr A*), черная дыра в центре Млечного Пути. Оценки массы черной дыры в Sgr A* намного меньше, чем у M87, и весит всего в 4 миллиона раз больше массы Солнца. Из-за этой гораздо меньшей массы временная шкала изменчивости Sgr A * составляет всего несколько минут, что значительно усложняет получение изображений.

Массив EHT

EHT ведет наблюдения на частоте 230 ГГц (длина волны 1,3 мм) с использованием метода интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI). С РСДБ обсерватории по всей планете действуют как телескоп размером с Землю, способный разрешать детали с угловым размером менее 20 угловых микросекунд, что эквивалентно возможности увидеть апельсин на поверхности Луны.

Массив EHT состоит из телескопов во Франции, Испании, Гренландии, Чили, США (Аризона и Гавайи), Мексике и на Южном полюсе. Эти телескопы одновременно наблюдают за целевым источником, записывая петабайты данных на жесткие диски, которые позже отправляются обратно в обсерваторию Хейстек Массачусетского технологического института и Институт радиоастрономии им. Макса Планка в Бонне, Германия. Данные проходят через коррелятор Haystack, создавая меньший набор данных, который можно откалибровать и отобразить.

Директор Haystack Колин Лонсдейл ответил на распространенные вопросы о черных дырах и историческом изображении M87 (совместно с ученым EHT Кэти Боуман) для Национального научного фонда (NSF):

Instrumentation

блочный преобразователь с понижением частоты (BDC), цифровая серверная часть ROACh3 (R2DBE) и регистраторы данных Mark 6. Разработанный Haystack BDC преобразует сигналы в частотный диапазон, дискретизированный R2DBE. Haystack также разработал системы Mark 6, которые записывают выходные данные R2DBE и воспроизводят данные на корреляторе.

Ключевой разработкой, позволившей EHT получить важные научные результаты, является проект ALMA Phasing Project, проект под руководством Haystack по суммированию сигналов от отдельных антенн в массиве ALMA в Чили в очень чувствительный элемент массива. Впечатляющая производительность фазированного ALMA обеспечивает надежное обнаружение для других телескопов в EHT, что значительно упрощает обнаружение источников на длинных базовых линиях и калибровку данных.

Наблюдения Телескопа Горизонта Событий были сделаны наблюдениями по всему миру; данные были отправлены в обсерваторию Хейстек Массачусетского технологического института и в Институт радиоастрономии им. Макса Планка для корреляции

Алгоритмы

Основной способ сокращения данных EHT использует систему постобработки Haystack Observatory (HOPS). Первоначально разработанный в 1990-х годах для обработки геодезических РСДБ-данных, HOPS хорошо зарекомендовал себя в решении задач сокращения миллиметровых РСДБ-данных. Haystack находится в середине программы разработки по модернизации HOPS на основе уроков, извлеченных из многолетней обработки данных EHT.

Haystack находится в авангарде алгоритмов преобразования калиброванных данных в изображения. Библиотека изображений с разреженным моделированием для интерферометрии (SMILI) доказала свою эффективность при реконструкции изображений со сверхвысоким разрешением по сравнению с традиционными методами визуализации.

Цели

EHT предназначен для получения изображения области, подверженной сильному гравитационному линзированию вокруг сверхмассивных черных дыр. Общая теория относительности предсказывает появление яркого фотонного кольца, размер которого пропорционален массе черной дыры. Подтверждение того, что внутренний край кольца является круглым и имеет предсказанный размер, представляет собой проверку общей теории относительности в условиях сильного поля. M87 и Sgr A* являются основными мишенями, в которых фотонное кольцо легко разрешается с помощью EHT.

Целью EHT также является изучение астрофизики систем сверхмассивных черных дыр. Две основные цели общей теории относительности, M87 и Sgr A*, сильно различаются по астрофизическому характеру. M87 — это источник активного галактического ядра (AGN) с низкой светимостью, который запускает струю, заметную в радио- и оптическом диапазонах. Sgr A * не имеет явного джета и на порядки меньше M87 по массе и скорости аккреции. В дополнение к этим двум источникам EHT наблюдает широкий спектр источников AGN с заметными джетами, от радиогалактик до блазаров, с разрешением, недоступным для любого другого инструмента.

Направления будущего

EHT стремится к наблюдению на частоте 345 ГГц (0,87 мм), что позволит получать изображения с еще более высоким угловым разрешением. EHT также закладывает основу для расширенных кампаний по наблюдению, чтобы снять видеоролики о запуске реактивного самолета в M87.

Команда проекта

Haystack EHT Винсент Фиш (слева) и Казунори Акияма (справа) на пресс-конференции NSF в Вашингтоне, округ Колумбия, апрель 2019 г.

  • Казунори Акияма
  • Джон Барретт
  • Roger Cappallo
  • Geoff Crew
  • Joseph Crowley
  • Mark Derome
  • Kevin Dudevoir
  • Vincent Fish
  • Michael Hecht
  • Colin J. Lonsdale
  • Lynn Matthews
  • Kotaro Moriyama
  • Michael Poirier
  • Alan E.E. Rogers
  • Честер Рущик
  • Джейсон СуХу
  • Дон Соуза
  • Майкл Титус
  • Алан Уитни

астрономов показали первое изображение черной дыры в центре нашей галактики

eso2208-eht-mw — Научный выпуск

12 мая 2022

Сегодня на одновременных пресс-конференциях по всему миру, в том числе в штаб-квартире Европейской южной обсерватории (ESO) в Германии, астрономы представили первое изображение сверхмассивной черной дыра в центре нашей собственной галактики Млечный Путь. Этот результат предоставляет убедительные доказательства того, что объект действительно является черной дырой, и дает ценные сведения о работе таких гигантов, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик. Изображение было создано глобальной исследовательской группой под названием Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration с использованием наблюдений всемирной сети радиотелескопов.

Это долгожданное изображение массивного объекта, находящегося в самом центре нашей галактики. Ранее ученые видели звезды, вращающиеся вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного Пути. Это убедительно свидетельствует о том, что этот объект, известный как Стрелец A* (Sgr A*, произносится как «sadge-ay-star»), является черной дырой, и сегодняшнее изображение дает первое прямое визуальное свидетельство этого.

Хотя мы не можем видеть саму черную дыру, потому что она совершенно темная, светящийся газ вокруг нее дает характерный признак: темную центральную область (называемую тенью), окруженную яркой кольцеобразной структурой. Новый вид фиксирует свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца.

» Мы были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна, «, — сказал ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй. » Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в самом центре нашей галактики, и предлагают новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением. «Результаты команды EHT публикуются сегодня в специальном выпуске Письма из Астрофизического Журнала .

Поскольку черная дыра находится на расстоянии около 27 000 световых лет от Земли, нам кажется, что в небе она имеет примерно такой же размер, как пончик на Луне. Чтобы получить его изображение, команда создала мощный EHT, который соединил восемь существующих радиообсерваторий по всей планете, чтобы сформировать единый виртуальный телескоп размером с Землю [1]. EHT наблюдал Sgr A * несколько ночей в 2017 году, собирая данные в течение многих часов подряд, подобно использованию длинной выдержки на камере.

В дополнение к другим объектам, сеть радиообсерваторий EHT включает Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку (ALMA) и Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) в пустыне Атакама в Чили. от имени своих государств-членов в Европе. Европа также вносит свой вклад в наблюдения EHT с помощью других радиообсерваторий — 30-метрового телескопа IRAM в Испании и, с 2018 года, Северного расширенного миллиметрового массива (NOEMA) во Франции — а также суперкомпьютера для объединения данных EHT, размещенных Максом Планком. Институт радиоастрономии в Германии. Кроме того, Европа внесла свой вклад в проект консорциума EHT через гранты Европейского исследовательского совета и Общества Макса Планка в Германии.

« Очень волнительно, что ESO играет такую ​​важную роль в разгадке тайн черных дыр, и в частности Sgr A*, на протяжении стольких лет, », — прокомментировал генеральный директор ESO Ксавьер Барконс. « ESO не только внесла свой вклад в наблюдения EHT с помощью установок ALMA и APEX, но также позволила другим своим обсерваториям в Чили провести некоторые из предыдущих прорывных наблюдений галактического центра. ”[2] 

Достижение EHT следует за достижением сотрудничества в 2019 году.выпуск первого изображения черной дыры, названной M87*, в центре более далекой галактики Мессье 87.

Две черные дыры выглядят удивительно похожими, хотя черная дыра нашей галактики более чем в тысячу раз меньше и менее массивна, чем M87* [3]. « У нас есть два совершенно разных типа галактик и две очень разные массы черных дыр, но вблизи края этих черных дыр они выглядят поразительно похожими, », — говорит Сера Маркофф, сопредседатель Научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики в Университете Амстердама, Нидерланды».0105 Это говорит нам о том, что общая теория относительности управляет этими объектами вблизи, и любые различия, которые мы видим дальше, должны быть связаны с различиями в материале, окружающем черные дыры. ” 

Это достижение было значительно сложнее, чем для M87*, хотя Sgr A* гораздо ближе к нам. Ученый EHT Чи-Кван (ЧК) Чан из Обсерватории Стюарда и Департамента астрономии и Института науки о данных Аризонского университета, США, объясняет: « Газ в окрестностях черных дыр движется с той же скоростью — почти со скоростью света — вокруг Sgr A* и M87*. Но там, где газу требуется от нескольких дней до нескольких недель, чтобы совершить оборот вокруг большего M87*, в гораздо меньшем Sgr A* он совершает полный оборот за считанные минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг Sgr A* быстро менялись, пока коллаборация EHT наблюдала за ним — что-то вроде попытки сделать четкий снимок щенка, быстро гоняющегося за своим хвостом. ” 

Исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты, учитывающие движение газа вокруг Sgr A*. В то время как M87* была более легкой и устойчивой целью, и почти все изображения выглядели одинаково, это не относится к Sgr A*. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение различных изображений, извлеченных командой, и, наконец, впервые показывает гиганта, скрывающегося в центре нашей галактики.

Это стало возможным благодаря изобретательности более 300 исследователей из 80 институтов по всему миру, которые вместе составляют коллаборацию EHT. В дополнение к разработке сложных инструментов для решения проблем с визуализацией Sgr A*, команда усердно работала в течение пяти лет, используя суперкомпьютеры для объединения и анализа своих данных, одновременно собирая беспрецедентную библиотеку смоделированных черных дыр для сравнения с наблюдениями.

Ученые особенно взволнованы тем, что наконец-то получили изображения двух черных дыр очень разных размеров, что дает возможность понять, как они сравниваются и контрастируют. Они также начали использовать новые данные для проверки теорий и моделей поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр. Этот процесс еще не до конца изучен, но считается, что он играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.

» Теперь мы можем изучить различия между этими двумя сверхмассивными черными дырами, чтобы получить новые ценные сведения о том, как работает этот важный процесс.0106», — сказал ученый EHT Кейичи Асада из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй. « У нас есть изображения двух черных дыр — одного на большом конце и одного на маленьком конце сверхмассивных черных дыр во Вселенной — так что мы можем пойти гораздо дальше в тестировании того, как гравитация ведет себя в этих экстремальных условиях, чем когда-либо прежде. »  

Прогресс в области EHT продолжается: в марте 2022 года в крупную наблюдательную кампанию было включено больше телескопов, чем когда-либо прежде. Продолжающееся расширение сети EHT и значительные технологические обновления позволят ученым в ближайшем будущем делиться еще более впечатляющими изображениями и видеороликами черных дыр.

Примечания

[1] Отдельными телескопами, участвовавшими в EHT в апреле 2017 г. , когда проводились наблюдения, были: Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), IRAM 30- метровый телескоп, Телескоп Джеймса Клерка Максвелла (JCMT), Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано (LMT), Субмиллиметровая решетка (SMA), Субмиллиметровый телескоп UArizona (SMT), Телескоп Южного полюса (SPT). С тех пор EHT добавила к своей сети Гренландский телескоп (GLT), Северную расширенную миллиметровую решетку (NOEMA) и 12-метровый телескоп UArizona на Китт-Пик.

ALMA является партнерством Европейской южной обсерватории (ESO; Европа, представляющая государства-члены), Национального научного фонда США (NSF) и Национальных институтов естественных наук (NINS) Японии вместе с Национальным исследовательским советом. (Канада), Министерством науки и технологий (МОСТ; Тайвань), Институтом астрономии и астрофизики Academia Sinica (ASIAA; Тайвань) и Корейским институтом астрономии и космических наук (KASI; Республика Корея) в сотрудничестве с Республикой Корея. Чили. Объединенная обсерватория ALMA управляется ESO, Associated Universities, Inc./Национальной радиоастрономической обсерваторией (AUI/NRAO) и Национальной астрономической обсерваторией Японии (NAOJ). APEX, результат сотрудничества между Институтом радиоастрономии им. Макса Планка (Германия), Космической обсерваторией Онсала (Швеция) и ESO, управляется ESO. 30-метровый телескоп управляется IRAM (партнерскими организациями IRAM являются MPG [Германия], CNRS [Франция] и IGN [Испания]). JCMT управляется Восточноазиатской обсерваторией от имени Национальной астрономической обсерватории Японии; АЗИЯА; КАСИ; Национальный институт астрономических исследований Таиланда; Центр астрономической меганауки и организации в Соединенном Королевстве и Канаде. LMT эксплуатируется INAOE и UMass, SMA эксплуатируется Центром астрофизики | Harvard & Smithsonian и ASIAA, а также UArizona SMT находятся в ведении Университета Аризоны. SPT управляется Чикагским университетом со специализированным оборудованием EHT, предоставленным Аризонским университетом.

Гренландский телескоп (GLT) управляется ASIAA и Смитсоновской астрофизической обсерваторией (SAO). GLT является частью проекта ALMA-Taiwan и частично поддерживается Academia Sinica (AS) и MOST. NOEMA находится в ведении IRAM, а 12-метровый телескоп UArizona в Китт-Пик находится в ведении Университета Аризоны.

[2] Прочная основа для интерпретации этого нового изображения была обеспечена предыдущими исследованиями, проведенными на Sgr A*. Астрономам известен яркий плотный радиоисточник в центре Млечного Пути в направлении созвездия Стрельца с 19 века.70-е годы. Измеряя орбиты нескольких звезд очень близко к нашему галактическому центру в течение 30 лет, группы под руководством Райнхарда Генцеля (директор Института внеземной физики имени Макса-Планка в Гархинге недалеко от Мюнхена, Германия) и Андреа М. Гез (профессор на кафедре физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, США) смогли сделать вывод, что наиболее вероятным объяснением объекта такой массы и плотности является сверхмассивная черная дыра. Оборудование ESO (в том числе Очень Большой Телескоп и Интерферометр Очень Большого Телескопа) и обсерватория Кека использовались для проведения этого исследования, которое было удостоено Нобелевской премии по физике 2020 года.

[3] Черные дыры — единственные известные нам объекты, масса которых зависит от размера. Черная дыра в тысячу раз меньше другой и в тысячу раз менее массивна.

Дополнительная информация

Это исследование было представлено в шести статьях, опубликованных сегодня в The Astrophysical Journal Letters .

В коллаборации EHT участвуют более 300 исследователей из Африки, Азии, Европы, Северной и Южной Америки. Целью международного сотрудничества является получение самых подробных изображений черных дыр, когда-либо полученных путем создания виртуального телескопа размером с Землю. При поддержке значительных международных усилий EHT связывает существующие телескопы с использованием новых технологий, создавая принципиально новый инструмент с самой высокой из когда-либо достигнутых угловой разрешающей способностью.

Консорциум EHT состоит из 13 заинтересованных институтов; Институт астрономии и астрофизики Academia Sinica, Аризонский университет, Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт, Чикагский университет, Восточноазиатская обсерватория, Франкфуртский университет им. Гёте, Миллиметрический институт радиоастрономии, Большой миллиметровый телескоп, Радиоастрономический институт Макса Планка, Массачусетский технологический институт, Обсерватория Хейстек, Национальная астрономическая обсерватория Японии, Институт теоретической физики периметра и Университет Рэдбауд.

Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакама (ALMA), международная астрономическая установка, является партнерством ESO, Национального научного фонда США (NSF) и Национальных институтов естественных наук (NINS) Японии в сотрудничестве с Республикой Чили. ALMA финансируется ESO от имени государств-членов, NSF в сотрудничестве с Национальным исследовательским советом Канады (NRC) и Министерством науки и технологий (MOST), а также NINS в сотрудничестве с Academia Sinica (AS) на Тайване. и Корейский институт астрономии и космических наук (KASI). Строительством и эксплуатацией ALMA руководит ESO от имени своих государств-членов; Национальной радиоастрономической обсерваторией (NRAO), управляемой Associated Universities, Inc. (AUI) от имени Северной Америки; и Национальной астрономической обсерваторией Японии (NAOJ) от имени Восточной Азии. Объединенная обсерватория ALMA (JAO) обеспечивает единое руководство и управление строительством, вводом в эксплуатацию и эксплуатацией ALMA.

APEX, Atacama Pathfinder EXperiment, представляет собой телескоп диаметром 12 метров, работающий в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн — между инфракрасным светом и радиоволнами. ESO использует APEX в одной из самых высоких обсерваторий на Земле, на высоте 5100 метров, высоко на плато Чахнантор в чилийском регионе Атакама. Телескоп является результатом сотрудничества Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR), Космической обсерватории Онсала (OSO) и ESO.

Европейская южная обсерватория (ESO) позволяет ученым всего мира открывать тайны Вселенной на благо всех. Мы проектируем, строим и эксплуатируем наземные обсерватории мирового класса, которые астрономы используют для решения интересных вопросов и распространения интереса к астрономии, а также способствуем международному сотрудничеству в области астрономии. Создана как межправительственная организация в 1962, сегодня ESO поддерживают 16 государств-членов (Австрия, Бельгия, Чехия, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Ирландия, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания), а также с принимающим государством Чили и с Австралией в качестве стратегического партнера. Штаб-квартира ESO и ее центр для посетителей и планетарий ESO Supernova расположены недалеко от Мюнхена в Германии, а в чилийской пустыне Атакама, чудесном месте с уникальными условиями для наблюдения за небом, установлены наши телескопы. ESO управляет тремя наблюдательными пунктами: Ла Силья, Параналь и Чайнантор. На Паранале ESO использует Очень Большой Телескоп и его Интерферометр Очень Большого Телескопа, а также два обзорных телескопа: VISTA, работающую в инфракрасном диапазоне, и обзорный телескоп VLT, работающий в видимом свете. Также на Паранале ESO разместит и будет эксплуатировать Черенковский телескоп Юг, крупнейшую в мире и наиболее чувствительную гамма-обсерваторию. Вместе с международными партнерами ESO управляет APEX и ALMA на Чайнанторе, двумя объектами, которые наблюдают за небом в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне. В Серро Армазонес, недалеко от Параналя, мы строим «самое большое в мире око неба» — Чрезвычайно Большой Телескоп ESO. Из наших офисов в Сантьяго, Чили, мы поддерживаем нашу деятельность в стране и взаимодействуем с чилийскими партнерами и обществом.

Ссылки

  • Пресс-конференция и вопросы и ответы на YouTube
  • Основные документы:
    • Документ I: Тень сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути
    • Документ II: EHT и многоволновые наблюдения, обработка данных и калибровка
    • Документ III: Изображение сверхмассивной черной дыры в центре Галактики
    • Документ IV: Изменчивость, морфология и масса черной дыры
    • Документ V: Тестирование астрофизических моделей черной дыры 9 в центре Галактики0054
    • Документ VI: Тестирование метрики черной дыры
  • Дополнительные документы:
    • Выборочное динамическое отображение интерферометрических данных
    • Миллиметровые кривые блеска Стрельца A*, полученные во время кампании Event Horizon Telescope 2017
    • Предписание универсального степенного закона для изменчивости на основе синтетических изображений потоков аккреции черных дыр
    • Характеристика и смягчение внутридневной изменчивости: реконструкция структуры источника в аккрецирующих черных дырах с помощью mm-VLBI
  • Веб-страница ESO EHT Млечный Путь 
  • Веб-сайт и пресс-релиз EHT
  • Изображения ALMA
  • Изображения APEX

Контакты

Джеффри Бауэр
Научный сотрудник проекта EHT, Институт астрономии и астрофизики, Academic Sinica, Тайбэй и Гавайский университет в Маноа, США
Тел.