345 GHz Gözlemleri Kara Delikleri Daha Önce Hiç Olmadığı Şekilde Ortaya Çıkarıyor

Olay Ufku Teleskobu (EHT) İşbirliği, 345 GHz frekansındaki ışığı tespit ederek benzeri görülmemiş çözünürlüklere ulaşarak gözlem yeteneklerini geliştirdi.

Bu gelişme, kara deliklerin ayrıntılı görüntülenmesini sağlayarak, öncekilere kıyasla %50 daha ayrıntılı görüntüler ve daha önce hiç olmadığı kadar çok kara deliği görüntüleme potansiyeli vaat ediyor.

Kara Delik Görüntülemede Çığır Açan Gelişme

Olay Ufku Teleskobu (EHT) İşbirliği, Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisini kullanarak test gözlemleri gerçekleştirdi (ALMA) ve Dünya yüzeyinden şimdiye kadar elde edilen en yüksek çözünürlüğe ulaşan diğer tesisler.^[1] Bu başarıyı, uzak galaksilerden gelen ışığı yaklaşık 345 GHz frekansında, yani 0,87 mm dalga boyunda tespit ederek başardılar.

İşbirliği, gelecekte bunu başarabileceklerini tahmin ediyor kara delik daha önce mümkün olandan %50 daha ayrıntılı görüntüler, yakındaki süper kütleli kara deliklerin sınırının hemen dışındaki bölgeyi daha keskin bir odak noktasına getiriyor. Ayrıca şimdiye kadar yaptıklarından daha fazla kara deliği görüntüleyebilecekler. Pilot deneyin bir parçası olan yeni tespitler bugün (27 Ağustos) yayınlandı Astronomi Dergisi.

Chasing Starlight’ın bu bölümünde, ESO gökbilimci Suzanna Randall, EHT’nin bir parçası olan teleskopları kullanan bir pilot deneyin, yerden şimdiye kadar yapılmış en yüksek çözünürlüklü gözlemleri nasıl elde edebildiğini ve bunun gelecekteki kara delik görüntüleri için ne anlama geldiğini açıklıyor. Kaynak: ESO

Kara Delik Görselleştirmesindeki Gelişmeler

EHT İşbirliği, M87 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara delik olan M87*’nin görüntülerini yayınladı. 2019 yılındave Sgr A*’nın, evrenimizin kalbindeki kara deliğin Samanyolu Bu görüntüler, çok uzun temel çizgi interferometrisi (VLBI) adı verilen bir teknik kullanılarak gezegenin dört bir yanındaki birden fazla radyo gözlemevinin birbirine bağlanmasıyla elde edildi ve tek bir ‘Dünya büyüklüğünde’ sanal teleskop oluşturuldu.

Daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etmek için, gökbilimciler genellikle daha büyük teleskoplara veya bir interferometrenin parçası olarak çalışan gözlemevleri arasında daha büyük bir mesafeye güvenirler. Ancak EHT zaten Dünya büyüklüğünde olduğundan, yer tabanlı gözlemlerinin çözünürlüğünü artırmak farklı bir yaklaşım gerektiriyordu. Bir teleskobun çözünürlüğünü artırmanın bir başka yolu da daha kısa dalga boyundaki ışığı gözlemlemektir ve EHT İşbirliği’nin şu anda yaptığı şey budur.

“EHT ile 1,3 mm dalga boyu gözlemlerini kullanarak kara deliklerin ilk görüntülerini gördük, ancak kara deliğin yerçekiminde ışığın bükülmesiyle oluşan gördüğümüz parlak halka hâlâ bulanık görünüyordu çünkü görüntüleri ne kadar keskinleştirebileceğimizin mutlak sınırlarındaydık” dedi çalışmanın eş başkanı ve daha önce Astrofizik Merkezi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Alexander Raymond | Harvard & Smithsonian (CfA), ve şu anda Jet Propulsion Laboratuvarı’nda, ikisi de Amerika Birleşik Devletleri’nde. “0,87 mm’de, görüntülerimiz daha keskin ve daha ayrıntılı olacak, bu da muhtemelen hem daha önce tahmin edilen hem de belki de tahmin edilmeyen yeni özellikleri ortaya çıkaracak.”

Yeni Gözlem Tekniklerinin Öncüsü

İşbirliği, 0,87 mm’de tespitler yapabildiklerini göstermek için bu dalga boyunda uzak, parlak galaksilerde test gözlemleri gerçekleştirdi.^[2] Tam EHT dizisini kullanmak yerine, ikisi de ALMA ve Şili’deki Atacama Çölü’ndeki Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) olmak üzere iki küçük alt dizi kullandılar. Avrupa Güney Gözlemevi (ESO), ALMA’da bir ortaktır ve APEX’e ev sahipliği yapar ve işbirliği yapar. Kullanılan diğer tesisler arasında İspanya’daki IRAM 30 metrelik teleskop ve Fransa’daki NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) ile Hawaii’deki Grönland Teleskobu ve Submillimeter Array yer almaktadır.

Bu pilot deneyde, İşbirliği 19 mikro saniye kadar ince ayrıntılara sahip gözlemler elde etti, yani Dünya yüzeyinden şimdiye kadarki en yüksek çözünürlükte gözlem yaptılar. Ancak henüz görüntü elde edemediler: Birkaç uzak galaksiden gelen ışığın sağlam tespitlerini yapmış olsalar da, verilerden doğru bir şekilde bir görüntü yeniden oluşturabilmek için yeterli anten kullanılmadı.

Bu animasyon videosu, yerden en yüksek çözünürlüklü gözlemleri elde eden Olay Ufku Teleskobu (EHT) İşbirliği tarafından yürütülen bir pilot deneyde yer alan radyo gözlemevlerinin yerlerini göstermektedir. Kaynak: ESO/M. Kornmesser

Gelecekteki Kara Delik Araştırmaları İçin Heyecan Verici Beklentiler

Bu teknik test, kara delikleri incelemek için yeni bir pencere açtı. EHT, tam diziyle, Dünya’dan Ay’daki bir şişe kapağını görmeye eşdeğer olan 13 mikro saniye kadar küçük ayrıntıları görebilir. Bu, 0,87 mm’de, daha önce yayınlanan M87* ve SgrA*’dan yaklaşık %50 daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde edebilecekleri anlamına gelir.^[3] 1,3 mm görüntüler. Ayrıca, İşbirliğinin şu ana kadar görüntülediğinden daha uzak, daha küçük ve daha sönük kara delikleri gözlemleme potansiyeli de var.

EHT Kurucu Direktörü ve CfA’da astrofizikçi ve çalışmanın eş başkanı olan Sheperd “Shep” Doeleman şunları söylüyor: “Çevredeki gazdaki değişiklikleri farklı dalga boylarında incelemek, kara deliklerin maddeyi nasıl çekip topladığı ve galaktik mesafeler boyunca akan güçlü jetleri nasıl fırlatabildiği gizemini çözmemize yardımcı olacak.”

Astrofizik Çalışmaları İçin Sonuçlar

Bu, VLBI tekniğinin 0,87 mm dalga boyunda başarıyla kullanıldığı ilk zamandır. Gece gökyüzünü 0,87 mm’de gözlemleme yeteneği yeni tespitlerden önce de mevcuttu; ancak VLBI tekniğini bu dalga boyunda kullanmak, üstesinden gelinmesi zaman ve teknolojik ilerlemeler gerektiren zorluklar ortaya çıkardı. Örneğin, atmosferdeki su buharı 0,87 mm’deki dalgaları 1,3 mm’dekinden çok daha fazla emer ve bu da radyo teleskoplarının daha kısa dalga boyundaki kara deliklerden gelen sinyalleri almasını zorlaştırır. Daha kısa dalga boylarında giderek belirginleşen atmosferik türbülans ve gürültü artışı ve atmosfere duyarlı gözlemler sırasında küresel hava koşullarını kontrol edememe ile birleştiğinde, VLBI için daha kısa dalga boylarına geçiş -özellikle de bariyeri aşarak milimetre altı rejimine geçenler- yavaş oldu. Ancak bu yeni tespitlerle bunların hepsi değişti.

Almanya’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden (APEX teleskopunu ESO ile birlikte işleten bir kurum) çalışmanın ortak yazarlarından Thomas Krichbaum, “0,87 mm’deki bu VLBI sinyal tespitleri çığır açıcı niteliktedir” diyor. “Gelecekte, İspanya’daki (IRAM-30m) ve Fransa’daki (NOEMA) IRAM teleskoplarının ALMA ve APEX ile birleştirilmesi, şu ana kadar mümkün olandan daha küçük ve daha sönük emisyonların, 1,3 mm ve 0,87 mm olmak üzere iki dalga boyunda eş zamanlı olarak görüntülenmesini sağlayacak.”

Notlar

1. Daha yüksek çözünürlükte astronomik gözlemler de yapıldı, ancak bunlar yerdeki teleskoplarla uzaydaki bir teleskoptan gelen sinyallerin birleştirilmesiyle elde edildi: https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressreleases/2022/2Bugün yayınlanan yeni gözlemler, şimdiye kadar yalnızca yer tabanlı teleskoplar kullanılarak elde edilen en yüksek çözünürlüklü gözlemlerdir.
2. Gözlemlerini test etmek için EHT İşbirliği, antenleri çekirdeklerinde süper kütleli kara delikler tarafından desteklenen ve çok parlak olan çok uzak ‘aktif’ galaksilere yöneltti. Bu tür kaynaklar, EHT’yi yakınlardaki kara delikler gibi daha sönük kaynaklara yöneltmeden önce gözlemleri kalibre etmeye yardımcı olur.
3. ESO’nun GRAVITY aygıtı Çok Büyük Teleskop İnterferometre ayrıca Sgr A*’nın son derece ayrıntılı gözlemlerini elde etti ve kara deliğin ve onun etrafında dönen malzemenin tam yerini belirledi. kesinlik birkaç onda bir mikro saniyenin.

Referans: AW Raymond, S. Doeleman ve diğerleri tarafından 27 Ağustos 2024’te “870 μm’de İlk Çok Uzun Bazal İnterferometri Tespitleri” Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad5bdb