Event Horizon Telescoop -
Event Horizon Telescope

Van Wikipedia, de gratis encyclopedie

Event Horizon-telescoop
De Event Horizon-telescoop en de wereldwijde mm-VLBI-array op de aarde.jpg
Event Horizon Telescope.svg
alternatieve namen EHT 
Bewerk dit op Wikidata
Website
eventhorizontelescope .org
Bewerk dit op Wikidata
telescopen Atacama Large Millimeter Array
Atacama Pathfinder Experiment
Heinrich Hertz Submillimeter Telescoop
IRAM 30m telescoop
James Clerk Maxwell Telescope
Grote Millimeter Telescoop
Zuidpool Telescoop
Submillimeter Array 
Bewerk dit op Wikidata
Gerelateerde media op Wikimedia Commons
[ bewerken op Wikidata ]
.

Het Event Horizon Telescope-project is een internationale samenwerking die in 2009 is gestart na een lange periode van theoretische en technische ontwikkelingen. Wat de theorie betreft, vorderde het werk aan de fotonbaan en de eerste simulaties van hoe een zwart gat eruit zou zien, naar voorspellingen van VLBI-beeldvorming voor het galactische centrum zwarte gat, Sgr A*. De technische vooruitgang in radio-observatie ging van de eerste detectie van Sgr A*, via VLBI op steeds kortere golflengten, wat uiteindelijk leidde tot detectie van de structuur van de horizonschaal in zowel Sgr A* als M87. De samenwerking omvat nu meer dan 300 leden, 60 instellingen, die in meer dan 20 landen en regio's werken.

De eerste afbeelding van een zwart gat, in het centrum van sterrenstelsel Messier 87, werd op 10 april 2019 gepubliceerd door de EHT-samenwerking in een reeks van zes wetenschappelijke publicaties. De array deed deze waarneming bij een golflengte van 1,3 mm en met een theoretische diffractie-gelimiteerde resolutie van

25 microboogseconden
. In maart 2021 presenteerde de samenwerking voor het eerst een gepolariseerd beeld van het zwarte gat dat kan helpen de krachten die aanleiding geven tot quasars beter te onthullen . Toekomstplannen omvatten het verbeteren van de resolutie van de array door nieuwe telescopen toe te voegen en waarnemingen met kortere golflengten te doen. Op 12 mei 2022 onthulden astronomen de eerste afbeelding van het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg , Sagittarius A* .

Telescooparray

Een schematisch diagram van het VLBI-mechanisme van EHT. Elke antenne, verspreid over grote afstanden, heeft een uiterst nauwkeurige atoomklok . Analoge signalen die door de antenne worden verzameld, worden omgezet in digitale signalen en samen met de tijdsignalen van de atoomklok op harde schijven opgeslagen. De harde schijven worden vervolgens naar een centrale locatie verscheept om te worden gesynchroniseerd. Een astronomisch waarnemingsbeeld wordt verkregen door de gegevens te verwerken die op meerdere locaties zijn verzameld.
EHT-waarnemingen tijdens de M87-campagne met meerdere golflengten van 2017, ontleed per instrument van lagere (EHT/ALMA/SMA) naar hogere (VERITAS) frequentie. (Fermi-LAT in continue meetmodus) (data ook in gemodificeerde Juliaanse dagen )
Zacht röntgenbeeld van Boogschutter A* (midden) en twee lichtecho's van een recente explosie (omcirkeld)

De EHT is samengesteld uit vele radio-observatoria of radiotelescoopfaciliteiten over de hele wereld, die samenwerken om een ​​zeer gevoelige telescoop met een hoge hoekresolutie te produceren. Door de techniek van very-long-baseline interferometrie (VLBI) kunnen veel onafhankelijke radioantennes die honderden of duizenden kilometers van elkaar zijn gescheiden, fungeren als een phased array , een virtuele telescoop die elektronisch kan worden gericht, met een effectieve opening die de diameter is van de hele planeet, waardoor de hoekresolutie aanzienlijk wordt verbeterd. De inspanningen omvatten de ontwikkeling en implementatie van submillimeter ontvangers met dubbele polarisatie , zeer stabiele frequentiestandaarden om interferometrie met een zeer lange basislijn op 230-450 GHz mogelijk te maken, VLBI-backends en -recorders met hogere bandbreedte, evenals de inbedrijfstelling van nieuwe submillimeter-VLBI-sites.

Sinds de eerste gegevensverzameling in 2006 is de EHT-array elk jaar verhuisd om meer observatoria toe te voegen aan het wereldwijde netwerk van radiotelescopen. Het eerste beeld van het superzware zwarte gat van de Melkweg, Sagittarius A*, zou naar verwachting worden gemaakt op basis van gegevens die in april 2017 zijn genomen, maar omdat er tijdens de Australische winter (april tot oktober) geen vluchten van of naar de Zuidpool plaatsvinden, is de volledige dataset kon pas in december 2017 worden verwerkt, toen de verzending van gegevens van de Zuidpooltelescoop arriveerde.

-netwerk.

Vanwege de COVID-19-pandemie , weerpatronen en hemelmechanica werd de waarnemingscampagne van 2020 uitgesteld tot maart 2021.

Messier 87*

Een reeks afbeeldingen die de bereikte vergroting weergeeft (alsof je probeert een tennisbal op de maan te zien). Begint in de linkerbovenhoek en beweegt tegen de klok in om uiteindelijk in de rechterbovenhoek te eindigen.
Afbeelding van M87* gegenereerd op basis van gegevens verzameld door de Event Horizon Telescope
Een weergave van M87* zwart gat in gepolariseerd licht

De Event Horizon Telescope Collaboration maakte zijn eerste resultaten bekend in zes gelijktijdige persconferenties wereldwijd op 10 april 2019. De aankondiging bevatte de eerste directe afbeelding van een zwart gat, dat het superzware zwarte gat in het centrum van Messier 87 liet zien , aangeduid als M87*. De wetenschappelijke resultaten werden gepresenteerd in een reeks van zes artikelen gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters . Met de klok mee draaiend zwart gat werd waargenomen in het 6σ-gebied.

zoals voorspeld door de algemene relativiteitstheorie." Paul TP Ho, EHT-bestuurslid, zei: "Toen we er zeker van waren dat we de schaduw in beeld hadden gebracht, konden we onze waarnemingen vergelijken met uitgebreide computermodellen die de fysica van kromgetrokken ruimte, oververhitte materie en sterke magnetische velden omvatten. Veel van de kenmerken van het waargenomen beeld komt verrassend goed overeen met ons theoretische begrip."

De afbeelding leverde ook nieuwe metingen op voor de massa en diameter van M87*. EHT heeft de massa van het zwarte gat gemeten

6,5
±
0,7 miljard zonsmassa's
en gemeten de diameter van zijn waarnemingshorizon ongeveer 40 miljard kilometer (270 AU; 0,0013 pc; 0,0042 ly), ongeveer 2,5 keer kleiner dan de schaduw die hij werpt, gezien in het midden van het beeld. Eerdere waarnemingen van M87 toonden aan dat de grootschalige straaljager onder een hoek van 17° helt ten opzichte van de gezichtslijn van de waarnemer en gericht is op het luchtvlak met een positiehoek van -72°. Uit de verbeterde helderheid van het zuidelijke deel van de ring als gevolg van relativistische straling van naderende jet-emissie van de trechterwand, concludeerde EHT dat het zwarte gat, dat de jet verankert, met de klok mee draait, gezien vanaf de aarde. EHT-simulaties maken zowel prograde als retrograde rotatie van de binnenschijf mogelijk met betrekking tot het zwarte gat, terwijl nul-spin van het zwarte gat wordt uitgesloten met behulp van een conservatief minimaal straalvermogen van 10 42 erg / s via het Blandford-Znajek-proces .

Het produceren van een afbeelding uit gegevens van een reeks radiotelescopen vereist veel wiskundig werk. Vier onafhankelijke teams hebben afbeeldingen gemaakt om de betrouwbaarheid van de resultaten te beoordelen. Deze methoden omvatten zowel een gevestigd algoritme in radioastronomie voor beeldreconstructie bekend als CLEAN , uitgevonden door Jan Högbom , als zelfkalibrerende beeldverwerkingsmethoden voor astronomie, zoals het CHIRP-algoritme gemaakt door Katherine Bouman en anderen. De uiteindelijk gebruikte algoritmen waren een geregulariseerd maximum-waarschijnlijkheidsalgoritme (RML) en het CLEAN -algoritme.

In maart 2020 stelden astronomen een verbeterde manier voor om meer van de ringen in de eerste afbeelding van een zwart gat te zien. In maart 2021 werd een nieuwe foto onthuld, waarop te zien is hoe het M87 zwarte gat eruitziet in gepolariseerd licht. Dit is de eerste keer dat astronomen polarisatie zo dicht bij de rand van een zwart gat hebben kunnen meten. De lijnen op de foto markeren de oriëntatie van de polarisatie, die gerelateerd is aan het magnetische veld rond de schaduw van het zwarte gat.

3C 279

EHT-afbeelding van de archetypische blazar 3C 279 die een relativistische jet toont naar de AGN-kern die het superzware zwarte gat omringt.

In april 2020 heeft de EHT de eerste beelden met een resolutie van 20 microboogseconden vrijgegeven van de archetypische blazar 3C 279 die het in april 2017 heeft waargenomen. Deze beelden, gegenereerd op basis van waarnemingen gedurende 4 nachten in april 2017, onthullen heldere componenten van een jet waarvan de projectie op het waarnemervlak vertonen schijnbare superluminale bewegingen met snelheden tot 20 c. Een dergelijke schijnbare superluminale beweging van relativistische zenders zoals een naderende straal wordt verklaard door emissie die dichter bij de waarnemer (stroomafwaarts langs de straal) vandaan komt en inhaalt op emissie die verder van de waarnemer vandaan komt (bij de straalbasis) terwijl de straal zich dicht bij de snelheid voortplant van licht onder kleine hoeken ten opzichte van de zichtlijn.

Centaurus A

Afbeelding van Centaurus A met zijn zwarte gatstraal op verschillende schalen
Randverheldering van de jet werd ook waargenomen, wat modellen van deeltjesversnelling zou uitsluiten die dit effect niet kunnen reproduceren. Het beeld was 16 keer scherper dan eerdere waarnemingen en maakte gebruik van een golflengte van 1,3 mm.

Boogschutter A*

Boogschutter A* , zwart gat in het centrum van de Melkweg
. Het zwarte gat is 27.000 lichtjaar verwijderd van de aarde; het is duizenden keren kleiner dan M87*. Sera Markoff, covoorzitter van de EHT Science Council, zei: "We hebben twee totaal verschillende soorten sterrenstelsels en twee heel verschillende zwarte gatenmassa's, maar dicht bij de rand van deze zwarte gaten lijken ze verbazingwekkend veel op elkaar. Dit vertelt ons dat generaal Relativiteit regelt deze objecten van dichtbij, en eventuele verschillen die we verder weg zien, moeten te wijten zijn aan verschillen in het materiaal dat de zwarte gaten omringt."

Samenwerkende instituten

De EHT-samenwerking bestaat uit 13 stakeholderinstituten:

Bij de EHT aangesloten instellingen zijn onder meer:

Referenties