Стрілець А* - Чорна Діра, фото у радіо діапазоні. Монстр нашої Галактики.

2019-08-30 17:15:24 146
чорна діра стрілець а* (sgtr a*) фотографії
Стрілець А*

Нещодавно коаліція радіообсерваторій об'єдналася, щоб сформувати GMVA, потужний інструмент, який досліджував регіон біля надмасивної чорної діри нашої галактики. Це викликало цікаві образи цього регіону, які яскраво світяться в радіо-міліметрових хвилях. Ці спостереження, в яких беруть участь три радіотелескопи США - VLA, VLBA і GBT - є важливим кроком до спостереження за горизонтом подій надмасивної чорної діри. Ось історія цього квесту:

У нашому дворі є гігант. Ми знаємо, що він є, але його ніхто ніколи не бачив. Це надмасивна Чорна Діра, і вона ховається в центрі нашої Галактики. У 1931 році інженер Карл Янський вперше спостерігав сильний космічний радіосигнал, що виходив з сузір'я Стрільця, який лежить в напрямку до центру нашої Галактики.

Янський припустив, що радіосигнали походять з центру нашої Галактики, але він не мав уявлення про те, що може бути джерелом, і його телескоп не міг виявити місцезнаходження точного джерела. Це сталося в 1974 році, коли Брюс Балік і Роберт Браун використовували три радіо-тарілки в обсерваторії «Зелений банк» і четверту меншу тарілку на відстані 35 км, щоб сформувати більш точний радіотелескоп, що називається ІНТЕРФЕРОМЕТРОМ.

Центр нашої галактики Чумацького Шляху чітко видно радіотелескопами. Супермасивну Чорна Діру пронизують радіохвилі, оточені димовими кільцями залишків наднових і дугами матеріалу, що потрапили в сильні магнітні поля ядра Діри. Це гігантське зображення було утворено кількома спостереженнями, зробленими дуже великим масивом (VLA). Кредит: NRAO / AUI / NSF

центр галактики sagitarius стрілець а

Інтерферометр - це спосіб використання декількох радіотелескопів або антен як єдиного віртуального телескопа. Коли дві антенні тарілки фокусуються на одному об'єкті в небі, вони отримують один і той же сигнал, але сигнали не синхронізовані, оскільки відстань до обєкта різна, одному сигналу потрібно трохи довше часу, щоб досягти однієї антени, ніж іншому. Різниця в часі залежить від напрямку антен та їх відстані одне від одної. Пов'язуючи два сигнали, ви можете точно визначити розташування джерела. З інтерферометром Green Bank, Балік і Браун підтвердили джерело радіо як невеликий регіон біля центру галактики. Браун пізніше назвав джерело Стрілець A *, або Sgr A * (з англійського).

Інтерферометр Green Bank був попередником дуже великого масиву антен NRAO (VLA). VLA має масив з 28 антен, як широко розділених, так і близько розташованих по конфігурації, що робить його ідеальним інструментом для вивчення Стрільця А* (Sgr A *). У 1983 році команда під керівництвом Рона Екера використовувала VLA для створення першого радіозображення Галактичного центру, в якому було виявлено міні-спіраль гарячого газу. Пізніші спостереження показали не тільки спіраль газу, але й чітке і яскраве радіоджерело в точному центрі Чумацького Шляху.

До цього часу сильно підозрювали, що це джерело радіо є масивною Чорною Дірою. З 1982 по 1998 рік Дон Бекер і Дік Срамек на VLA вимірювали позицію Sgr A * і виявили, що вона майже не має видимого руху, тобто стоїть на місці відносно усіх навколишніх об'єктів. Це означало, що вона повинна бути надзвичайно масивною, оскільки гравітаційні буксири великих сусідніх зірок не зрушували її взагалі а оцінили, що вона повинна мати масу, щонайменше, у два мільйони разів більше, ніж Сонце. Довгострокові спостереження зірок, що оберталися навколо неї. Виявили, що Стрілець А* (Sgr A *) становить близько 3,6 мільйонів Сонячних мас, а точна радіозйомка підтвердила, що вона не може бути більшою за орбіту Меркурія. Тепер ми знаємо, що це дійсно надмасивна Чорна Діра.

Знання чорної діри - це не те саме, що бачити її безпосередньо. Астрономи давно мріяли про безпосереднє спостереження за чорною дірою і, можливо, навіть побачили її горизонт подій. Стрілець A * - це найближча надмасивна чорна діра для Землі, тому було докладено багато зусиль для її безпосереднього спостереження. Але є дві великі проблеми, які потрібно подолати. По-перше, центр нашої галактики оточений густим газом і пилом. Майже весь видимий світ регіону затьмарюється, тому ми не можемо спостерігати чорну дірку за допомогою оптичного телескопа. На щастя, газ і пил відносно прозорі для радіохвиль, тому радіотелескопи можуть бачити в серці нашої Галактики. Але це призводить до другого головного завдання: Збільшення якості розширення зображень!.

млечный путь стрелец а черная дыра*

Незважаючи на те, що чорна діра Sgr A * масивна, це лише розмір великої зірки. Згідно теорії, загальної теорії відносності Ейнштейна, чорна діра з 3,6 мільйона сонячних мас матиме горизонт подій лише в 15 разів ширше, ніж Сонце. Оскільки Галактичний центр знаходиться на відстані близько 26 тисяч світлових років від Землі, чорна діра виглядає дуже маленькою на небі, приблизно такою ж, як бейсбольний м'яч, що лежить на поверхні Місяця. Щоб побачити маленький радіооб'єкт, знадобиться телескоп розміром із саму Землю.

Очевидно, що ми не можемо побудувати радіотелескоп розміром з нашу планету, але за допомогою радіоінтерферометрії ми можемо побудувати віртуальний телескоп розміру Землі. Обсерваторії NRAO в даний час працюють з двома проектами, які намагаються спостерігати чорну діру, телескоп Event Horizon (EHT) і глобальний масив mm-VLBI (GMVA). Масив великого міліметра / субміліметрового діапазону Atacama (ALMA) бере участь в обох проектах, тоді як телескоп Green Bank (GBT) і дуже довгий базовий масив (VLBA) є частиною GMVA. Подібно до дуже великого масиву, ці проекти об'єднують сигнали з декількох антен. Оскільки антени розташовані по всьому світу, цей віртуальний телескоп розміром з Землею. Але на відміну від антен VLA, всі вони мають різні розміри і чутливість. Таке розмаїття антен ускладнює поєднання сигналів, але також надає проектам велику перевагу.

У VLA, наприклад, всі антени масиву ідентичні. Кожна антена сприяє однаково, а чутливість масиву залежить від розміру однієї антени. Але коли об'єднані телескопи або антени різних розмірів, чутливість більших антен допомагає підвищити чутливість менших. Телескоп Green Bank, наприклад, має діаметр 100 метрів. У поєднанні з меншими телескопами у великому інтерферометрі загальна чутливість залежить від середнього розміру всіх антен. Це робить масив ALMA - підключений до EHT і GMVA - і GBT - пов'язаний з GMVA - набагато більш чутливим до сигналів від чорної діри Чумацького Шляху, і нам знадобиться вся чутливість, яку ми можемо отримати, щоб захопити зображення Стрільця А*

У січні 2019 р. GMVA захопила зображення Стрільця A * на довжині хвилі 3 мм, але розсіювання 3мм світла плазмою між нами і Sgr A * зробило неможливим побачити тінь його горизонту подій. Перше Чітке фото Чорної Діри було оголошено телескопом Event Horizon в квітні 2019 року. Це був знімок Чорної Діри в галактиці M87. Хоча M87 більш ніж у 2000 разів більш віддалена, ніж Sgr A* в центрі нашої галактики, її Чорна Діра також 1500 разів більш масивна ніж наша (40 мільярдів масс Сонця). Це дуже активна чорна діра, яка не затуляється газом і пилом в нашій галактиці, що полегшує її спостереження. Спостерігаючи нашу меншу, більш тиху чорну діру, це більший виклик. Але, працюючи з обсерваторіями в усьому світі, ALMA і GBT незабаром знайдуть перший ясний погляд на гіганта в нашій Галактиці.


джерелоTechnology Org