Dünyadaki en güçlü teleskop, kara deliklerin görüntülerini benzeri görülmemiş ayrıntılarla yakalıyor

Event Horizon Teleskobu, 345 GHz frekansını kullanarak Dünya’dan benzeri görülmemiş yüksek çözünürlüklü gözlemler elde ederek kara deliklerin daha ayrıntılı ve renkli görüntülerini sunmayı başardı.

Astrofizikteki bu ilerleme, küresel olarak çok sayıda radyo antenini birbirine bağlamak için çok uzun temel parazitlerden yararlanıyor, kara delikleri çevreleyen fenomenlere ilişkin anlayışımızı geliştiriyor ve bu kozmik varlıkların gelecekteki yüksek çözünürlüklü görselleştirmelerinin ve potansiyel gerçek zamanlı görüntülemesinin yolunu açıyor.

Kara deliklerin görüntülenmesinde çığır açan buluş

Olay Ufku Teleskobu (EHT) projesi, uzak galaksilerin merkezlerinden yaklaşık 345 gigahertz frekansında gelen ışığı tespit ederek, Dünya yüzeyinden bugüne kadar elde edilen en yüksek çözünürlüğe ulaşan test gözlemleri gerçekleştirmeyi başardı.

M87’nin çekirdeğindeki ve Sgr A’nın 230 GHz düşük frekansındaki devasa kara deliklerin mevcut görüntüleri ile birleştirildiğinde, bu yeni sonuçlar bize bu fenomenin incelenmesinden çok daha fazlasını bırakıyor. Kara delik Görüntüler %50 daha keskin ama aynı zamanda bu kozmik canavarların sınırlarının hemen dışındaki alanın çok renkli görüntülerini de sunuyor.

Radyo astronomisindeki gelişmeler

Astrofizik Merkezi’nden bilim adamlarının öncülük ettiği yeni keşifler | Harvard ve Smithsonian (CFA) bugün yayınlanan Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’ni (SAO) içerir. Astronomi dergisi.

“EHT kullanarak 230 GHz’de radyo dalgalarını tespit ederek kara deliklerin ilk görüntülerini gördük ancak ışığın kara deliğin yerçekiminde bükülmesiyle oluşan gördüğümüz parlak halka, evrenin mutlak sınırlarında olduğumuz için hala bulanık görünüyordu. daha önce CfA’da doktora sonrası araştırmacı olan ve şu anda Harvard’da olan ortak yazar Alexander Raymond, “görüntüleri ne kadar keskin alabiliyoruz” dedi. NASANASA’nın Jet Tahrik LaboratuvarıJet Tahrik Laboratuvarı“345 GHz’de görüntülerimiz daha keskin ve ayrıntılı olacak, bu da hem daha önce tahmin edilen hem de belki de tahmin edilmeyen yeni özellikleri ortaya çıkaracak.”

Dünya boyutunda sanal bir teleskop: EHT’nin gücünü açığa çıkarıyor

EHT, çok uzun taban çizgisi interferometrisi (VLBI) adı verilen bir teknik kullanarak dünya çapındaki birden fazla radyo antenini birbirine bağlayarak, Dünya boyutunda sanal bir teleskop oluşturur. Daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etmek için gökbilimcilerin iki seçeneği vardır: radyo antenleri arasındaki mesafeyi artırmak veya daha yüksek bir frekansta gözlem yapmak. EHT zaten gezegenimizin büyüklüğünde olduğundan, yer tabanlı gözlemlerin çözünürlüğünü artırmak frekans aralığını genişletmeyi gerektirdi ve EHT işbirliğinin yaptığı da budur.

Araştırmanın ortak yazarı, astrofizikçi Shepard “Shep” Doleman, “Bunun neden büyük bir buluş olduğunu anlamak için, siyah beyaz görüntülerden renkli görüntülere geçtiğinizde elde ettiğiniz ekstra ayrıntıdaki büyük patlamayı düşünün” dedi. Cambridge Güzel Sanatlar Merkezi ve Event Horizon Telescope’un kurucu direktörü. “Bu yeni ‘renkli görüş’, Einstein’ın yerçekiminin etkilerini, kara delikleri besleyen ve galaktik mesafeler boyunca akan güçlü jetleri fırlatan sıcak gaz ve manyetik alanlardan ayırmamıza olanak tanıyor.”

Bir prizma, beyaz ışığı gökkuşağı renklerine böler çünkü ışığın farklı dalga boyları camdan farklı hızlarda geçer. Ancak yerçekimi tüm ışığı benzer şekilde büküyor; dolayısıyla Einstein, EHT tarafından görülen halkaların boyutunun hem 230 GHz hem de 345 GHz’de benzer olmasını beklerken, yörüngedeki sıcak gaz kara deliklerin bu iki frekansta farklı görüneceğini tahmin ediyor.

Yüksek frekanslı VLBI’deki teknolojik zorlukların üstesinden gelmek

Bu, VLBI teknolojisinin 345 GHz’de başarıyla kullanıldığı ilk seferdir. Gece gökyüzünü bireysel teleskoplarla 345 GHz’de gözlemleme yeteneği daha önce mevcut olmasına rağmen, bu frekansta VLBI teknolojisinin kullanılması uzun süredir üstesinden gelinmesi zaman alan ve teknolojik ilerleme gerektiren zorluklar ortaya çıkarmıştır. Atmosferdeki su buharı, 345 GHz’deki dalgaları 230 GHz’den çok daha fazla emer ve daha yüksek frekanstaki kara deliklerden gelen sinyalleri zayıflatır. Anahtar nokta, araştırmacıların cihazların bant genişliğini artırarak ve tüm alanlarda iyi hava koşullarını bekleyerek yaptığı gibi, EHT’nin hassasiyetini artırmaktı.

Küresel işbirliği ve ileri teknoloji

Yeni deneyde EHT’nin Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisinden oluşan iki küçük alt dizisi kullanıldı (Alma) Şili’deki Atacama Yol Bulucu Deneyi (APEX), İspanya’daki IRAM 30 metrelik teleskop, Fransa’daki Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizisi (NOEMA), Hawaii’deki Mauna Kea’daki Milimetre-altı Dizisi (SMA) ve Grönland Teleskobu – ölçümler için 19 mikrosaniyeye kadar doğrulukla Arc.

CfA ve SAO’da astrofizikçi ve SMA’da proje mühendisi olan Nimesh Patel, “Dünyadaki en güçlü gözlem alanları, atmosferik şeffaflığın ve istikrarın ideal olduğu ancak havanın daha da dramatik olabileceği yüksek irtifalardadır” dedi. SMA’da yeni gözlemler, setin kilidini kar fırtınasının ardından açık havada ekstra dakikalarla açmak için Mauna Kea Buzlu Yollar Mücadelesi’ni gerektirdiğini söyledi. “Artık, radyo spektrumunun daha geniş alanlarını işleyen ve yakalayan daha yüksek bant genişliğine sahip sistemlerle, hava durumu gibi hassasiyetle ilgili temel sorunların üstesinden gelmeye başlıyoruz, yeni keşiflerin de gösterdiği gibi, 345 GHz’e ilerlemenin zamanı geldi.”

Kara delik görüntülemenin geleceği: ngEHT projesi

Bu başarı aynı zamanda, kara delikleri çevreleyen olay ufku ortamlarının yüksek çözünürlüklü filmlerinin oluşturulmasına yönelik yolda bir başka temel taşı sağlıyor ve bu, mevcut küresel dizideki yükseltmelerin üzerine inşa edilecek. Planlanan Yeni Nesil EHT (ngEHT) projesi, iyileştirilmiş coğrafi konumlarda EHT’ye yeni antenler ekleyecek ve mevcut istasyonların hepsini aynı anda 100 GHz ile 345 GHz arasındaki birden fazla frekansta çalışacak şekilde yükselterek geliştirecek. Bunların ve diğer yükseltmelerin bir sonucu olarak, Global Array’in, EHT’nin görüntüleme için sahip olduğu keskin, net veri miktarını 10 kat artırarak bilim adamlarının yalnızca daha ayrıntılı ve hassas görüntüler değil, aynı zamanda bunların başrolde olduğu filmler de üretmesine olanak sağlaması bekleniyor. şiddetli kozmik canavarlar.

Astrofizik araştırma alanında büyük bir başarı

CfA ve SAO Gözlemevi Direktörü Lisa Kewley, “345 GHz’deki EHT gözleminin başarısı, büyük bir bilimsel başarıyı temsil ediyor” dedi ve şöyle devam etti: “Çözünürlüğün sınırlarını sonuna kadar zorlayarak, siyah görüntülemede benzeri görülmemiş bir netliğe ulaşıyoruz. O zaman söz verdiğimiz delikler.” “Erken ve Dünya’da astrofiziksel araştırma yapma becerisi için yeni ve daha yüksek standartlar belirliyoruz.”

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi edinmek için, daha önce hiç görülmemiş yüksek frekanslar kullanılarak gözlemlenen kara delikler konusuna bakın.

Referans: “870 µm’de çok uzun temel girişimin ilk keşifleri”, A.W. Doeleman ve diğerleri, 27 Ağustos 2024, Astronomi dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad5bdb