Olay Ufku Teleskobu, 345 GHz frekansını kullanarak Dünya’dan daha önce görülmemiş düzeyde yüksek çözünürlüklü gözlemler gerçekleştirerek kara deliklerin daha detaylı ve renklendirilmiş görüntülerini sunuyor.
Astrofizik alanındaki bu gelişme, çok uzun tabanlı interferometriyi kullanarak küresel çapta birden fazla radyo çanağını birbirine bağlayarak, kara delikleri çevreleyen olgulara ilişkin anlayışımızı geliştiriyor ve gelecekte bu kozmik varlıkların yüksek doğrulukta görselleştirilmesi ve potansiyel olarak gerçek zamanlı görüntülenmesi için ortamı hazırlıyor.
Kara Delik Görüntülemede Çığır Açan Gelişme
Olay Ufku Teleskobu (EHT) İşbirliği, uzak galaksilerin merkezlerinden gelen ışığı yaklaşık 345 GHz frekansında tespit ederek, Dünya yüzeyinden şimdiye kadar elde edilmiş en yüksek çözünürlüğe ulaşan test gözlemleri gerçekleştirdi.
M87 ve Sgr A’nın kalbindeki süper kütleli kara deliklerin 230 GHz’lik düşük frekanstaki mevcut görüntüleriyle birleştirildiğinde, bu yeni sonuçlar yalnızca kara delik fotoğraflar %50 daha net, ancak aynı zamanda bu kozmik canavarların sınırlarının hemen dışındaki bölgenin çok renkli görüntülerini de üretiyor.
Radyo Astronomisindeki Geliştirmeler
Astrofizik Merkezi | Harvard ve Smithsonian’dan bilim insanlarının önderlik ettiği yeni tespitlerCfASmithsonian Astrofizik Gözlemevi’ni (SAO) de içeren ) bugün yayımlandı Astronomi Dergisi.
“EHT ile 230 GHz’de radyo dalgalarını tespit ederek kara deliklerin ilk görüntülerini gördük, ancak kara deliğin yerçekiminde ışığın bükülmesiyle oluşan gördüğümüz parlak halka hala bulanık görünüyordu çünkü görüntüleri ne kadar keskin hale getirebileceğimizin mutlak sınırlarına ulaşmıştık,” diyor makalenin eş başkanı Alexander Raymond, daha önce CfA’da doktora sonrası araştırmacı olarak çalışmış ve şu anda NASAJet Tahrik Laboratuvarı (NASA-JPL). “345 GHz’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.”
Sanal Dünya Boyutlu Teleskop: EHT’nin Gücü Serbest Bırakıldı
EHT, çok uzun tabanlı interferometri (VLBI) adı verilen bir teknik kullanarak, dünyanın dört bir yanındaki birden fazla radyo çanağını birbirine bağlayarak sanal Dünya boyutlarında bir teleskop oluşturur. Daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etmek için gökbilimcilerin iki seçeneği vardır: radyo çanakları arasındaki mesafeyi artırmak veya daha yüksek bir frekansta gözlem yapmak. EHT zaten gezegenimizin boyutunda olduğundan, yer tabanlı gözlemlerin çözünürlüğünü artırmak, frekans aralığını genişletmeyi gerektiriyordu ve EHT İşbirliği’nin şu anda yaptığı da bu.
“Bunun neden bir atılım olduğunu anlamak için, siyah beyaz fotoğraflardan renkli fotoğraflara geçtiğinizde elde ettiğiniz ekstra ayrıntı patlamasını düşünün,” diyor makalenin eş başkanı, CfA ve SAO’da astrofizikçi ve EHT’nin Kurucu Direktörü Sheperd “Shep” Doeleman. “Bu yeni ‘renk görüşü’, Einstein’ın yerçekiminin etkilerini, kara delikleri besleyen ve galaktik mesafeler boyunca akan güçlü jetleri fırlatan sıcak gaz ve manyetik alanlardan ayırmamızı sağlıyor.”
Bir prizma beyaz ışığı gökkuşağı renklerine böler çünkü ışığın farklı dalga boyları camdan farklı hızlarda geçer. Ancak yer çekimi tüm ışığı benzer şekilde büker, bu yüzden Einstein EHT tarafından görülen halkaların boyutunun hem 230 GHz hem de 345 GHz’de benzer olması gerektiğini öngörürken, kara deliklerin etrafında dönen sıcak gaz bu iki frekansta farklı görünecektir.
Yüksek Frekanslı VLBI’da Teknolojik Zorlukların Üstesinden Gelmek
Bu, VLBI tekniğinin 345 GHz frekansında başarıyla kullanıldığı ilk seferdir. Gece gökyüzünü 345 GHz’de tek teleskoplarla gözlemleme yeteneği daha önce de var olsa da, VLBI tekniğini bu frekansta kullanmak, üstesinden gelinmesi zaman ve teknolojik ilerlemeler gerektiren zorluklar ortaya çıkarmıştır. Atmosferdeki su buharı, 345 GHz’deki dalgaları 230 GHz’dekinden çok daha fazla emerek daha yüksek frekanstaki kara deliklerden gelen sinyalleri zayıflatır. Anahtar, araştırmacıların enstrümantasyonun bant genişliğini artırarak ve tüm yerlerde iyi hava koşullarını bekleyerek yaptıkları EHT’nin hassasiyetini artırmaktı.
Küresel İş Birliği ve Son Teknoloji
Yeni deneyde EHT’nin iki küçük alt dizisi kullanıldı; bunlar Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisi’nden oluşuyordu (ALMA) ve Şili’deki Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), İspanya’daki IRAM 30 metrelik teleskop, Fransa’daki NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA), Hawaii’deki Maunakea’daki Submillimeter Array (SMA) ve Grönland Teleskobu kullanılarak 19 mikro saniye kadar hassas çözünürlükte ölçümler yapıldı.
CfA ve SAO’da astrofizikçi ve SMA’da proje mühendisi olan Nimesh Patel, “Dünya’daki en güçlü gözlem yerleri, atmosferik şeffaflığın ve istikrarın en uygun olduğu ancak havanın daha dramatik olabildiği yüksek irtifalarda bulunur,” dedi ve SMA’da yeni gözlemlerin, kar fırtınasından sonra birkaç dakika kala istikrarlı havada diziyi açmak için Maunakea’daki buzlu yollara göğüs germeyi gerektirdiğini ekledi. “Şimdi, radyo spektrumunun daha geniş alanlarını işleyen ve yakalayan yüksek bant genişliğine sahip sistemlerle, hava durumu gibi hassasiyetteki temel sorunların üstesinden gelmeye başlıyoruz. Yeni tespitlerin de kanıtladığı gibi, 345 GHz’e geçmek için doğru zaman.”
Kara Delik Görüntülemenin Geleceği: ngEHT Projesi
Bu başarı, kara delikleri çevreleyen olay ufku ortamının yüksek doğruluklu filmlerini oluşturma yolunda başka bir basamak taşı da sağlıyor ve bu, mevcut küresel dizideki yükseltmelere dayanacak. Planlanan yeni nesil EHT (ngEHT) projesi, EHT’ye optimize edilmiş coğrafi konumlarda yeni antenler ekleyecek ve mevcut istasyonları, hepsini aynı anda 100 GHz ile 345 GHz arasındaki birden fazla frekansta çalışacak şekilde yükselterek geliştirecek. Bu ve diğer yükseltmelerin bir sonucu olarak, küresel dizinin EHT’nin görüntüleme için sahip olduğu keskin, net veri miktarını 10 kat artırması bekleniyor ve bu da bilim insanlarının yalnızca daha ayrıntılı ve hassas görüntüler değil, aynı zamanda bu şiddetli kozmik canavarların başrol oynadığı filmler üretmesini de sağlayacak.
Astrofizik Araştırmalarında Önemli Bir Dönüm Noktası
“EHT’nin 345 GHz’deki başarılı gözlemi önemli bir bilimsel dönüm noktasıdır,” diyor CfA ve SAO Direktörü Lisa Kewley. “Çözünürlük sınırlarını zorlayarak, kara deliklerin görüntülenmesinde daha önce söz verdiğimiz benzeri görülmemiş netliğe ulaşıyoruz ve yer tabanlı astrofizik araştırmalarının kapasitesi için yeni ve daha yüksek standartlar belirliyoruz.”
Bu çığır açıcı gelişme hakkında daha fazla bilgi edinmek için Yüksek Frekanslı Gözlemler Kara Delikleri Daha Önce Hiç Olmadığı Kadar Ortaya Çıkardı başlıklı yazıya bakın.
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