Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Горизонт событий телескопа ( EHT ) является большой телескоп массив , состоящий из глобальной сети радиотелескопов . Проект EHT объединяет данные нескольких станций интерферометрии с очень длинной базой (VLBI) вокруг Земли, которые образуют комбинированный массив с угловым разрешением, достаточным для наблюдения за объектами размером с горизонт событий сверхмассивной черной дыры . Цели наблюдения проекта включают две черные дыры с самым большим угловым диаметром, наблюдаемым с Земли: черная дыра в центре сверхгигантской эллиптической галактики. Messier 87 (M87), и Стрелец A * (Sgr A *) в центре на Млечном Пути . [1] [2] [3]

Проект Event Horizon Telescope - это международное сотрудничество, начатое в 2009 году [1] после длительного периода теоретических и технических разработок. Что касается теории, работа над фотонной орбитой [4] и первое моделирование того, как будет выглядеть черная дыра [5], привели к предсказаниям визуализации РСДБ для черной дыры в Центре Галактики, Sgr A *. [6] [7] Технические достижения в радионаблюдении перешли от первого обнаружения Sgr A *, [8] до VLBI на все более коротких длинах волн, что в конечном итоге привело к обнаружению структуры масштаба горизонта как у Sgr A *, так и у M87. [9] [10] Сейчас коллаборация насчитывает более 300 человек [11]членов, 60 организаций, работающих более чем в 20 странах и регионах. [3]

Первое изображение черной дыры в центре галактики Messier 87 было опубликовано EHT Collaboration 10 апреля 2019 года в серии из шести научных публикаций. [12] Массив сделал это наблюдение на длине волны 1,3 мм и с теоретической дифракционной разрешением от 25 микросекунд . В планах на будущее улучшение разрешения массива за счет добавления новых телескопов и проведения наблюдений на более коротких волнах. [2] [13]

Массив телескопов [ править ]

Мягкое рентгеновское изображение Стрельца A * (в центре) и двух световых эхо от недавнего взрыва (обведено)
Принципиальная схема РСДБ механизма EHT. Каждая антенна, разнесенная на огромные расстояния, имеет чрезвычайно точные атомные часы . Аналоговые сигналы, собранные антенной, преобразуются в цифровые и сохраняются на жестких дисках вместе с сигналами времени, поступающими от атомных часов. Затем жесткие диски отправляются в центральное место для синхронизации. Изображение астрономического наблюдения получается путем обработки данных, собранных из нескольких мест.

EHT состоит из множества радиообсерваторий или радиотелескопов по всему миру, работающих вместе, чтобы создать высокочувствительный телескоп с высоким угловым разрешением. Благодаря технологии интерферометрии с очень длинной базой (РСДБ) многие независимые радиоантенны, разделенные сотнями или тысячами километров, могут действовать как фазированная решетка , виртуальный телескоп, на который можно направить электронное управление, с эффективной апертурой диаметром вся планета, существенно улучшив ее угловое разрешение. [14] Усилия включают разработку и развертывание субмиллиметровой двойной поляризации.приемники, высокостабильные стандарты частоты для обеспечения интерферометрии с очень длинной базой на 230–450 ГГц, базовые модули и записывающие устройства VLBI с более высокой полосой пропускания, а также ввод в эксплуатацию новых участков субмиллиметрового диапазона VLBI. [15]

Каждый год с момента первого сбора данных в 2006 году массив EHT перемещался, чтобы добавить больше обсерваторий к своей глобальной сети радиотелескопов. Ожидалось, что первое изображение сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, Стрелец A *, будет получено на основе данных, полученных в апреле 2017 года, [16] [17], но поскольку полетов на Южный полюс или из него в течение южной зимы нет ( С апреля по октябрь), полный набор данных не мог быть обработан до декабря 2017 года, когда прибыла партия данных с Южнополярного телескопа . [18]

Данные, собранные на жестких дисках, доставляются коммерческими грузовыми самолетами [19] (так называемая сеть кроссовок ) с различных телескопов в обсерваторию Хейстэк Массачусетского технологического института и в Институт радиоастрономии Макса Планка , где данные коррелируются и анализируются на Грид-компьютер состоит примерно из 800 процессоров, подключенных через сеть 40 Гбит / с . [20]

Из-за пандемии COVID-19 , погодных условий и небесной механики наблюдательная кампания 2020 года была перенесена на март 2021 года [21].

Мессье 87 * [ править ]

Серия изображений, представляющих достигнутое увеличение (как будто вы пытаетесь увидеть теннисный мяч на луне). Начинается в верхнем левом углу и движется против часовой стрелки, чтобы в конечном итоге закончиться в верхнем правом углу.
Изображение M87 *, полученное на основе данных, собранных телескопом Event Horizon [22] [23]

Компания Event Horizon Telescope Collaboration объявила о своих первых результатах на шести одновременных пресс-конференциях по всему миру 10 апреля 2019 года. [24] В объявлении было представлено первое прямое изображение черной дыры, на котором была показана сверхмассивная черная дыра в центре Мессье 87 , обозначенная M87 *. [2] [25] [26] Научные результаты были представлены в серии из шести статей, опубликованных в The Astrophysical Journal Letters . [27]

Изображение при условии , тест на Альберт Эйнштейн «с общей теорией относительности в экстремальных условиях. [14] [17] Ранее исследования проверяли общую теорию относительности, изучая движение звезд и газовых облаков у края черной дыры. Однако изображение черной дыры приближает наблюдения к горизонту событий. [28] Теория относительности предсказывает темную, похожую на тень область, вызванную гравитационным изгибом и захватом света, [6] [7], что соответствует наблюдаемому изображению. В опубликованной статье говорится: «В целом наблюдаемое изображение согласуется с ожиданиями тени вращающейся черной дыры Керра, предсказанной общей теорией относительности». [29]Пол ТП Хо, член правления EHT, сказал: «Убедившись, что мы получили изображение тени, мы могли сравнить наши наблюдения с обширными компьютерными моделями, которые включают физику искривленного пространства, перегретого вещества и сильных магнитных полей. Многие из особенностей наблюдаемого изображения удивительно хорошо совпадают с нашим теоретическим пониманием ". [27]

На изображении также представлены новые измерения массы и диаметра M87 *. EHT измерил массу черной дыры как6,5 ± 0,7 миллиарда солнечных масс и измеренный диаметр его горизонта событий составил приблизительно 40 миллиардов километров (270 а.е.; 0,0013 пк; 0,0042 св. Лет), что примерно в 2,5 раза меньше, чем отбрасываемая им тень, видимая в центре изображения. [27] [28] Предыдущие наблюдения M87 показали, что крупномасштабная струя наклонена под углом 17 ° относительно луча зрения наблюдателя и ориентирована в плоскости неба под позиционным углом -72 °. [2] [30] Из-за повышенной яркости южной части кольца из-за релятивистского излученияПриближаясь к излучению струи из стенки воронки, EHT пришел к выводу, что черная дыра, которая закрепляет струю, вращается по часовой стрелке, если смотреть с Земли. [2] [13] Моделирование EHT учитывает как прямое, так и ретроградное вращение внутреннего диска относительно черной дыры, исключая при этом нулевое вращение черной дыры, используя консервативную минимальную мощность струи 10 42 эрг / с с помощью процесса Блэндфорда-Знайека . [2] [31]

Создание изображения из данных, полученных с радиотелескопов, требует большой математической работы. Четыре независимых команды создали изображения, чтобы оценить надежность результатов. [32] Эти методы включали в себя как установленный в радиоастрономии алгоритм для восстановления изображений, известный как CLEAN , изобретенный Яном Хёгбомом , [33], так и методы обработки изображений с автоматической калибровкой [34] для астрономии, такие как алгоритм CHIRP, созданный Кэтрин. Бауман и другие. [32] [35] В конечном итоге использовались алгоритмы регуляризованного алгоритм максимального правдоподобия (RML) [36] и алгоритм CLEAN . [32]

В марте 2020 года астрономы предложили способ лучше видеть больше колец на первом изображении черной дыры. [37] [38]

3C 279 [ править ]

EHT-изображение архетипического блазара 3C 279, показывающее релятивистскую струю вниз до ядра АЯГ, окружающего сверхмассивную черную дыру.

В апреле 2020 года EHT опубликовал первые изображения архетипического блазара 3C 279 с разрешением 20 микросекунд, которые он наблюдал в апреле 2017 года. [39] Эти изображения, полученные в результате наблюдений в течение 4 ночей в апреле 2017 года, показывают яркие компоненты джета, проекция которого на в плоскости наблюдателя наблюдаются видимые сверхсветовые движения со скоростью до 20 с. [40] Такое очевидное сверхсветовое движение от релятивистских излучателей, таких как приближающаяся струя, объясняется излучением, исходящим ближе к наблюдателю (вниз по потоку вдоль струи), и догоняет излучение, исходящее дальше от наблюдателя (в основании струи), когда струя распространяется близко со скоростью света под малыми углами к лучу зрения.

Сотрудничество [ править ]

Сотрудничество EHT состоит из 13 институтов заинтересованных сторон: [3]

  • Academia Синица Институт астрономии и астрофизики
  • Университет штата Аризона
  • Чикагский университет
  • обсерватории Восточной Азии
  • Университет Гете во Франкфурте
  • Смитсоновская астрофизическая обсерватория (часть Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики )
  • Institut de Radioastronomie millimétrique (IRAM, сам по себе результат сотрудничества между французским CNRS , Немецким обществом Макса Планка и испанским Instituto Geográfico Nacional ),
  • Large Millimeter Telescope Альфонсо Серрано
  • Институт радиоастрономии Макса Планка
  • Обсерватория Haystack Массачусетского технологического института
  • Национальная астрономическая обсерватория Японии
  • Институт теоретической физики Периметр
  • Radboud University

Учреждения, связанные с EHT, включают: [41]

  • Университет Аалто
  • Бостонский университет
  • Университет Брандейса
  • Калифорнийский технологический институт
  • Канадский институт перспективных исследований
  • Канадский институт теоретической астрофизики
  • Технологический университет Чалмерса , Космическая обсерватория Онсала
  • Китайская Академия Наук
  • Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
  • Корнельский университет , Центр астрофизики и планетологии
  • Европейский исследовательский совет
  • Google Research
  • Высший университет перспективных исследований (SOKENDAI), Департамент статистических наук / Департамент астрономических наук
  • Университет Хиросимы, Центр астрофизических наук Хиросимы
  • Университет науки и технологий Хуачжун , факультет физики
  • Институт статистической математики
  • Instituto de Astrofísica de Andalucía , Consejo Superior de Investigaciones Científicas
  • Instituto Geográfico Nacional
  • Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
  • Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) - Istituto di Radioastronomia , Итальянский региональный центр ALMA
  • Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Сезон Неаполя
  • Объединенный институт РСДБ в Европе
  • Когакуинский технологический университет
  • Корейский институт астрономии и космических наук
  • Лейденский университет , Лейденская обсерватория
  • Лос-Аламосская национальная лаборатория
  • Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
  • Нанкинский университет , ключевая лаборатория современной астрономии и астрофизики / Школа астрономии и космических наук
  • Национальная оптическая астрономическая обсерватория
  • Национальная радиоастрономическая обсерватория
  • Национальный университет Сунь Ятсена , факультет физики
  • Национальный Тайваньский университет , факультет физики
  • Нидерландская организация научных исследований
  • Пекинский университет , факультет астрономии, Школа физики / Институт астрономии и астрофизики им. Кавли
  • Университет Родса , Центр радиоастрономических методов и технологий, факультет физики и электроники
  • Сеульский национальный университет , факультет физики и астрономии
  • Университет Тохоку , Астрономический институт / Институт пограничных исследований междисциплинарных наук
  • Universidad de Concepción , Астрономический факультет
  • Национальный автономный университет Мексики , Instituto de Astronomía / Instituto de Radioastronomía y Astrofísica
  • Universitat de València , Departament d'Astronomia i Astrofísica / Observatori Astronòmic
  • Университетский колледж Лондона , Лаборатория космических исследований Малларда
  • Амстердамский университет , Институт Антона Паннекука и GRAPPA
  • Университет Аризоны
  • Калифорнийский университет в Беркли
  • Калифорнийский университет Санта-Барбары
  • Университет Китайской академии наук , Школа астрономии и космических наук
  • Университет Иллинойса , факультет астрономии / факультет физики
  • Массачусетский университет в Амхерсте , факультет астрономии
  • Университет Претории , факультет физики
  • Университет науки и технологий
  • Университет науки и технологий Китая , факультет астрономии
  • Санкт-Петербургский университет , Астрономический институт
  • Токийский университет , Высшая школа наук, Департамент астрономии / Институт физики и математики Вселенной им. Кавли
  • Университет Торонто , Институт астрономии и астрофизики Данлэпа
  • Университет Ватерлоо , Центр астрофизики Ватерлоо / Департамент физики и астрономии
  • Университет Йонсей , факультет астрономии

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Доулман, Шеперд (21 июня 2009 г.). «Визуализация горизонта событий: субмм-РСДБ сверхмассивной черной дыры». Astro2010: Десятилетний обзор астрономии и астрофизики, Научные официальные документы . 2010 : 68. arXiv : 0906.3899 . Bibcode : 2009astro2010S..68D .
  2. ^ a b c d e f Сотрудничество с телескопами Event Horizon (10 апреля 2019 г.). "Результаты первого телескопа горизонта событий M87. I. Тень сверхмассивной черной дыры". Письма в астрофизический журнал . 875 (1): L1. arXiv : 1906.11238 . Bibcode : 2019ApJ ... 875L ... 1E . DOI : 10.3847 / 2041-8213 / ab0ec7 .
  3. ^ a b c "Официальный сайт телескопа Event Horizon" . eventhorizontelescope.org . Проверено 22 апреля 2018 года .
  4. ^ Бардин, Джеймс (1973). «Черные дыры. Под редакцией К. ДеВитта и Б.С. ДеВитта». Les Houches École d'Été de Physique Théorique . Bibcode : 1973blho.conf ..... D .
  5. ^ Люминет, Жан-Пьер (31 июля 1979). «Изображение сферической черной дыры с тонким аккреционным диском». Астрономия и астрофизика . 75 : 228. Bibcode : 1979A&A .... 75..228L .
  6. ^ a b Фальке, Хейно; Мелия, Фульвио; Агол, Эрик (1 января 2000 г.). «Просмотр тени черной дыры в центре Галактики». Письма в астрофизический журнал . 528 (1): L13 – L16. arXiv : astro-ph / 9912263 . Bibcode : 2000ApJ ... 528L..13F . DOI : 10.1086 / 312423 . PMID 10587484 . S2CID 119433133 .  
  7. ^ a b Бродерик, Эйвери; Лоеб, Авраам (11 апреля 2006 г.). «Визуализация оптически тонких горячих точек около горизонта черной дыры Sgr A * в радио- и ближнем инфракрасном диапазоне». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 367 (3): 905–916. arXiv : astro-ph / 0509237 . Bibcode : 2006MNRAS.367..905B . DOI : 10.1111 / j.1365-2966.2006.10152.x . S2CID 16881360 . 
  8. ^ Балик, Брюс; Браун, Р.Л. (1 декабря 1974 г.). «Интенсивная структура субсекундной дуги в галактическом центре». Астрофизический журнал . 194 (1): 265–279. Bibcode : 1974ApJ ... 194..265B . DOI : 10.1086 / 153242 .
  9. ^ Doeleman, Шеперд (4 сентября 2008). «Структура горизонта событий в кандидате в сверхмассивную черную дыру в Центре Галактики». Природа . 455 (7209): 78–80. arXiv : 0809.2442 . Bibcode : 2008Natur.455 ... 78D . DOI : 10,1038 / природа07245 . PMID 18769434 . S2CID 4424735 .  
  10. ^ Doeleman, Шеперд (19 октября 2012). «Реактивный запуск структуры разрешен возле сверхмассивной черной дыры в M87». Наука . 338 (6105): 355–358. arXiv : 1210.6132 . Bibcode : 2012Sci ... 338..355D . DOI : 10.1126 / science.1224768 . PMID 23019611 . S2CID 37585603 .  
  11. ^ «Объявлены победители премии 2020 года за прорыв в науках о жизни, фундаментальной физике и математике» . Приз за прорыв . Проверено 15 марта 2020 года .
  12. ^ Шеп Доулман, от имени EHT Collaboration (апрель 2019 г.). «Сосредоточьтесь на результатах телескопа First Event Horizon» . Письма в астрофизический журнал . Проверено 10 апреля 2019 года .
  13. ^ a b Сюзанна Колер (10 апреля 2019 г.). «Первые изображения черной дыры с телескопа горизонта событий» . AAS Nova . Проверено 10 апреля 2019 года .
  14. ^ a b О'Нил, Ян (2 июля 2015 г.). "Телескоп горизонта событий будет исследовать тайны пространства-времени" . Новости открытия . Архивировано из оригинала на 5 сентября 2015 года . Проверено 21 августа 2015 года .
  15. ^ "Обсерватория Хейстэк Массачусетского технологического института: астрономия с широкополосной РСДБ миллиметровой длины волны" . www.haystack.mit.edu .
  16. Рианна Уэбб, Джонатан (8 января 2016 г.). «Снимок горизонта событий должен быть сделан в 2017 году» . BBC News . Проверено 24 марта 2016 года .
  17. ^ a b Давиде Кастельвекки (23 марта 2017 г.). «Как охотиться за черной дырой с телескопом размером с Землю» . Природа . 543 (7646): 478–480. Bibcode : 2017Natur.543..478C . DOI : 10.1038 / 543478a . PMID 28332538 . 
  18. ^ «Обновление статуса EHT, 15 декабря 2017 г.» . eventhorizontelescope.org . Проверено 9 февраля 2018 года .
  19. ^ «Скрытая доставка и обращение за тем изображением черной дыры» . Атлантика . Проверено 14 апреля 2019 года .
  20. ^ Mearian, Лукас (18 августа 2015). «Огромный массив телескопов нацелен на черную дыру, собирает огромное количество данных» . Компьютерный мир . Проверено 21 августа 2015 года .
  21. ^ «Кампания по наблюдению за EHT 2020 отменена из-за вспышки COVID-19» . eventhorizontelescope.org . Проверено 29 марта 2020 года .
  22. ^ Overbye, Dennis (10 апреля 2019). «Впервые открыта фотография черной дыры - астрономы наконец-то сделали снимок самых темных существ в космосе» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 10 апреля 2019 года .
  23. Ландау, Элизабет (10 апреля 2019 г.). «Изображение черной дыры делает историю» . НАСА . Проверено 10 апреля 2019 года .
  24. ^ «Сообщение для СМИ: первые результаты телескопа« Горизонт событий »будут представлены 10 апреля» . Официальный блог Event Horizon . Телескоп горизонта событий. 1 апреля 2019 . Проверено 10 апреля 2019 года .
  25. Лу, Донна (12 апреля 2019 г.). «Как вы называете черную дыру? На самом деле это довольно сложно» . Новый ученый . Лондон . Проверено 12 апреля 2019 года . «Для случая M87 *, который является обозначением этой черной дыры, было предложено (очень красивое) название, но оно не получило официального одобрения МАС», - говорит Кристенсен.
  26. Гардинер, Эйдан (12 апреля 2018 г.). «Когда черная дыра наконец обнаруживает себя, это помогает иметь нашего собственного космического репортера - в среду астрономы объявили, что они сделали первое изображение черной дыры. Деннис Овербай из Times отвечает на вопросы читателей» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 15 апреля 2019 года .
  27. ^ a b c «Астрономы сделали первое изображение черной дыры» . Европейская южная обсерватория . 10 апреля 2019 . Проверено 10 апреля 2019 года .
  28. ^ a b Лиза Гроссман, Эмили Коновер (10 апреля 2019 г.). «Первый снимок черной дыры открывает новую эру астрофизики» . Новости науки . Проверено 10 апреля 2019 года .
  29. Джейк Паркс (10 апреля 2019 г.). «Природа M87: взгляд EHT на сверхмассивную черную дыру» . Астрономия . Проверено 10 апреля 2019 года .
  30. ^ Уокер, Р. Крейг; Харди, Филип Э .; Дэвис, Фредерик Б .; Ли, Чун; Джунор, Уильям (2018). «Структура и динамика субпарсековой струи в M87 на основе 50 наблюдений VLBA за 17 лет на частоте 43 ГГц». Астрофизический журнал . 855 (2): 128. arXiv : 1802.06166 . Bibcode : 2018ApJ ... 855..128W . DOI : 10.3847 / 1538-4357 / aaafcc . S2CID 59322635 . 
  31. ^ RD Блэндфорд и RL Знаека, «Электромагнитные извлечение энергии из черных дыр Керра», ПН Нет. R. Astr. Soc. 179: 433-456 (1977) .
  32. ^ a b c Сотрудничество с телескопами Event Horizon (2019). "Первые результаты телескопа горизонта событий M87. IV. Получение изображений центральной сверхмассивной черной дыры". Письма в астрофизический журнал . 87 (1): L4. arXiv : 1906.11241 . Bibcode : 2019ApJ ... 875L ... 4E . DOI : 10,3847 / 2041-8213 / ab0e85 .
  33. ^ Högbom, Ян А. (1974). «Апертурный синтез с нерегулярным распределением баз интерферометра». Дополнение по астрономии и астрофизике . 15 : 417–426. Bibcode : 1974A & AS ... 15..417H .
  34. ^ SAO / NASA Astrophysics Data System (ADS): Зейтц, Шнайдер и Бартельманн (1998) Реконструкция масс скоплений с максимальным правдоподобием, регулируемая энтропией, цитирует Нараяна и Нитьянанда 1986.
  35. ^ «Созданием алгоритма, который сделал возможным первое изображение черной дыры, руководила аспирантка Массачусетского технологического института Кэти Боуман» . TechCrunch . Проверено 15 апреля 2019 года .
  36. ^ Нараян, Рамеш и Нитьянанда, Раджарам (1986) «Максимальное восстановление изображения энтропии в астрономии» Ежегодный обзор астрономии и астрофизики Том 24 (A87-26730 10-90). Пало-Альто, Калифорния, Annual Reviews, Inc. стр. 127–170.
  37. ^ Overbye, Dennis (28 марта 2020). «Бесконечные видения скрывались в кольцах изображения первой черной дыры - ученые предложили метод, который позволит нам увидеть больше невидимого» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 29 марта 2020 года .
  38. ^ Джонсон, Майкл Д .; и другие. (18 марта 2020 г.). «Универсальные интерферометрические сигнатуры фотонного кольца черной дыры» . Успехи науки . 6 (12, eaaz1310): eaaz1310. arXiv : 1907.04329 . Bibcode : 2020SciA .... 6.1310J . DOI : 10.1126 / sciadv.aaz1310 . PMC 7080443 . PMID 32206723 .  
  39. ^ Ким, Джэ-Ён; и другие. (5 апреля 2020 г.). «Телескоп Event Horizon, визуализация архетипического блазара 3C 279 с экстремальным разрешением 20 микросекунд» . Астрономия и астрофизика . 640 : A69. Bibcode : 2020A & A ... 640A..69K . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 202037493 .
  40. ^ "Что-то таится в самом сердце Квазара 3С 279" . Телескоп горизонта событий . Проверено 20 апреля 2019 года .
  41. ^ «Аффилированные институты» . eventhorizontelescope.org . Проверено 10 апреля 2019 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с телескопом Event Horizon, на Викискладе?
  • Официальный веб-сайт
  • Телескоп Event Horizon на Facebook
  • Телескоп Event Horizon в Twitter
  • Канал Event Horizon Telescope на YouTube