L’Event Horizon Telescope è stato in grado di ottenere osservazioni ad alta risoluzione senza precedenti dalla Terra utilizzando la frequenza di 345 GHz, fornendo immagini più dettagliate e colorate dei buchi neri.
Questo progresso nell’astrofisica sfrutta interferenze fondamentali molto lunghe per connettere più parabole radio a livello globale, migliorando la nostra comprensione dei fenomeni che circondano i buchi neri e aprendo la strada a future visualizzazioni ad alta risoluzione e potenziali immagini in tempo reale di queste entità cosmiche.
Una svolta nell’imaging del buco nero
Il progetto Event Horizon Telescope (EHT) è riuscito a condurre osservazioni di prova che hanno raggiunto la più alta risoluzione mai ottenuta dalla superficie della Terra, rilevando luce proveniente dai centri di galassie distanti con una frequenza di circa 345 gigahertz.
Se combinati con le immagini esistenti dei buchi neri massicci nel nucleo di M87 e Sgr A alla bassa frequenza di 230 GHz, questi nuovi risultati ci lasciano più di un semplice studio di questo fenomeno. Buco nero Le immagini sono più nitide del 50% ma producono anche viste multicolori dell’area appena fuori dai confini di questi mostri cosmici.
Miglioramenti nella radioastronomia
Le nuove scoperte guidate dagli scienziati del Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian (CFA) che comprende lo Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), pubblicato oggi in Rivista astronomica.
“Utilizzando l’Event Horizon Telescope, abbiamo visto le prime immagini di buchi neri rilevando onde radio a 230 GHz”, ha detto il coautore Alexander Raymond, che era un ricercatore post-dottorato presso l’Harvard Fine Arts Center e ora lavora presso l’Harvard Fine Arts. Al centro: “Ma l’anello luminoso che abbiamo visto, formato dalla deflessione della luce nella gravità del buco nero, sembrava ancora sfocato perché eravamo al limite assoluto della nitidezza delle immagini che potevamo scattare”. NASALaboratorio di propulsione a reazione della NASALaboratorio di propulsione a reazione“A 345 GHz, le nostre immagini saranno più nitide e dettagliate, il che rivelerà nuove proprietà, sia quelle previste in precedenza, sia forse alcune che non erano state previste”.
Un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra: liberare la potenza dell’EHT
L’EHT crea un telescopio virtuale delle dimensioni della Terra collegando più parabole radio in tutto il mondo, utilizzando una tecnica chiamata interferometria a base molto lunga (VLBI). Per ottenere immagini a risoluzione più elevata, gli astronomi hanno due opzioni: aumentare la distanza tra le parabole radio o osservare a una frequenza più alta. Poiché l’EHT aveva già le dimensioni del nostro pianeta, per aumentare la risoluzione delle osservazioni da terra è stato necessario espandere la sua gamma di frequenze, ed è ciò che la collaborazione EHT ha ora fatto.
“Per capire perché si tratta di un importante passo avanti, si pensi all’enorme esplosione di dettagli extra che si ottiene quando si passa dalle immagini in bianco e nero a quelle a colori”, ha affermato il coautore della ricerca Shepard “Shep” Doleman, astrofisico dell’Università di Washington. Cambridge Fine Arts Center. Sotheby’s Observatory e direttore fondatore dell’Event Horizon Telescope. “Questa nuova ‘visione a colori’ ci consente di separare gli effetti della gravità di Einstein dal gas caldo e dai campi magnetici che alimentano i buchi neri e lanciano potenti getti che attraversano le distanze galattiche”.
Un prisma divide la luce bianca in un arcobaleno di colori perché diverse lunghezze d’onda della luce viaggiano a velocità diverse attraverso il vetro. Ma la gravità piega tutta la luce in modo simile, quindi Einstein si aspetta che la dimensione degli anelli visti dall’EHT sia simile sia a 230 GHz che a 345 GHz, mentre il gas caldo in orbita attorno ai buchi neri apparirà diverso a queste due frequenze.
Superare le sfide tecnologiche nel VLBI ad alta frequenza
Questa è la prima volta che la tecnologia VLBI viene utilizzata con successo a 345 GHz. Sebbene la capacità di osservare il cielo notturno con telescopi individuali a 345 GHz esistesse già prima, l’utilizzo della tecnologia VLBI a questa frequenza presenta da tempo sfide che hanno richiesto tempo e progresso tecnologico per essere superate. Il vapore acqueo nell’atmosfera assorbe le onde a 345 GHz molto più di quelle a 230 GHz, indebolendo i segnali dei buchi neri alla frequenza più alta. La chiave era migliorare la sensibilità dell’EHT, cosa che i ricercatori hanno fatto aumentando la larghezza di banda degli strumenti e aspettando il bel tempo in tutti i siti.
Cooperazione globale e tecnologia all’avanguardia
Il nuovo esperimento ha utilizzato due piccoli sotto-array dell’EHT, costituiti dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) l’Atacama Pathfinder Experiment (APEX) in Cile, il telescopio IRAM da 30 metri in Spagna, il Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Francia, il Submillimeter Array (SMA) sul Mauna Kea alle Hawaii e il Greenland Telescope – per le misurazioni con una precisione fino a 19 microsecondi Arc.
“I siti di osservazione più potenti sulla Terra si trovano ad alta quota, dove la trasparenza e la stabilità atmosferica sono ideali, ma il tempo può essere ancora più drammatico”, ha affermato Nimesh Patel, astrofisico presso CfA e SAO e ingegnere di progetto presso la SMA, aggiungendo che alla SMA, le nuove osservazioni hanno richiesto Challenge the Icy Roads of Mauna Kea per aprire il set con tempo stabile dopo una tempesta di neve con minuti extra. “Ora, con sistemi a larghezza di banda più elevata che elaborano e catturano fasce più ampie dello spettro radio, stiamo iniziando a superare problemi fondamentali di sensibilità, come le condizioni meteorologiche. È il momento giusto, come dimostrano le nuove scoperte, per avanzare a 345 GHz”.
Il futuro dell’imaging dei buchi neri: il progetto ngEHT
Questo risultato fornisce anche un’altra pietra miliare nel percorso verso la creazione di filmati ad alta risoluzione degli ambienti dell’orizzonte degli eventi che circondano i buchi neri, che si baseranno sugli aggiornamenti dell’array globale esistente. Il previsto progetto Next Generation EHT (ngEHT) aggiungerà nuove antenne all’EHT in posizioni geografiche migliorate e potenzierà le stazioni esistenti aggiornandole tutte per operare su più frequenze tra 100 GHz e 345 GHz contemporaneamente. Come risultato di questi e altri aggiornamenti, si prevede che il Global Array aumenterà di un fattore 10 la quantità di dati nitidi e chiari di cui dispone l’EHT per l’imaging, consentendo agli scienziati non solo di produrre immagini più dettagliate e sensibili, ma anche di film con questi protagonisti. violente bestie cosmiche.
Un risultato importante nel campo della ricerca in astrofisica
“Il successo dell’osservazione EHT a 345 GHz rappresenta un importante risultato scientifico”, ha affermato Lisa Kewley, direttrice dell’Osservatorio CfA e SAO. “Spingendo i limiti della risoluzione al limite, stiamo ottenendo una chiarezza senza precedenti nell’imaging del nero buchi che avevamo promesso in quel momento.” “Presto, e stiamo stabilendo standard nuovi e più elevati per la capacità della ricerca astrofisica sulla Terra.”
Per saperne di più su questa scoperta, vedi Buchi neri osservati utilizzando alte frequenze mai viste prima.
Riferimento: “Prime scoperte di un’interferenza della linea di base molto lunga a 870 µm” di A.W. Doeleman et al., 27 agosto 2024, Rivista astronomica.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad5bdb
