APEX får et indblik i mørkets hjerte

Det 12 m radioteleskop APEX i Chile er udstyret med specielt udstyr, herunder optagere med bred båndbredde og et stabilt hydrogenmaserur til udførelse af fælles interferometriske observationer med andre teleskoper ved bølgelængder så korte som 1,3 mm og målet om at opnå det ultimative billede af den sorte hulskygge. Tilføjelsen af ​​APEX til det såkaldte Event Horizon Telescope (EHT), som indtil for nylig kun bestod af antenner på den nordlige halvkugle, afslører nye og hidtil usete detaljer i strukturen af ​​Sgr A* i midten af ​​Mælkevejen. Den øgede vinkelopløsning fra APEX-teleskopet afslører nu detaljer i den asymmetriske og ikke punktlignende kildestruktur, som er så små som 36 millioner km. Dette svarer til dimensioner, der kun er 3 gange større end det sorte huls hypotetiske størrelse (3 Schwarzschild Dette svarer til dimensioner, der kun er 3 gange større end det sorte huls hypotetiske størrelse (3 Schwarzschild radius).

Resultaterne er offentliggjort i The Astrofysisk Journal .

Astronomer jagter det ultimative bevis på Einsteins teori om generel relativitet, som skal få et direkte billede af skyggen af ​​et sort hul. Dette er muligt ved at kombinere radioteleskoper spredt over hele kloden ved hjælp af en teknik, der kaldes Very Long Baseline Interferometry (VLBI). De deltagende teleskoper er placeret i store højder for at minimere forstyrrelsen fra atmosfæren og på fjerntliggende steder med klar himmel, gør det muligt at observere den kompakte radiokilde Skytten A* (Sgr A*) i midten af ​​Mælkevejen.

Forskergruppen observerede Sgr A* i 2013 ved hjælp af VLBI -teleskoper på fire steder. Teleskoperne omfatter APEX -teleskopet i Chile, CARMA -arrayet i Californien, JCMT og den fasede SMA på Hawaii, og SMT -teleskopet i Arizona. Sgr A* blev detekteret med alle stationer, og den længste baseline -længde nåede op til næsten 10, 000 kilometer, angiver en ultrakompakt og asymmetrisk (ikke punktlignende) kildestruktur.

"APEX -teleskopets deltagelse fordobler næsten længden af ​​de længste basislinjer i forhold til tidligere observationer og fører til en spektakulær opløsning på kun 3 Schwarzschild -radier", siger Ru-Sen Lu fra Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) i Bonn, Tyskland, hovedforfatteren af ​​publikationen. "Det afslører detaljer i den centrale radiokilde, som er mindre end den forventede størrelse af akkretionsdisken", tilføjer Thomas Krichbaum, initiativtager til mm-VLBI-observationer med APEX.

Placeringen af ​​APEX på den sydlige halvkugle forbedrer billedkvaliteten betydeligt for en kilde så langt syd på himlen som Skytten A* (-29 grader deklination). APEX har banet vejen mod inklusion af det store og ekstremt følsomme ALMA -teleskop i EHT -observationer, som nu udføres en gang om året.

"Vi har arbejdet hårdt i mere end 5000 meters højde for at installere udstyret for at gøre APEX -teleskopet klar til VLBI -observationer ved 1,3 mm bølgelængde", siger Alan Roy, også fra MPIfR, der leder VLBI -teamet hos APEX. "Vi er stolte over APEX 'gode præstationer i dette eksperiment."

Teamet benyttede en modeltilpasningsprocedure til at undersøge begivenhedshorisont-skala-strukturen for Sgr A*. "Vi begyndte at finde ud af, hvordan strukturen i horisontal skala kan se ud, snarere end bare at drage generiske konklusioner ud fra de synligheder, som vi har udtaget. Det er meget opmuntrende at se, at montering af en ringlignende struktur stemmer meget godt overens med dataene, selvom vi ikke kan udelukke andre modeller, f.eks., en sammensætning af lyspunkter. ", tilføjer Ru-Sen Lu. Fremtidige observationer med flere teleskoper tilføjet til EHT vil sortere resterende uklarheder i billeddannelsen.

Det sorte hul i midten af ​​vores galakse er indlejret i et tæt interstellært medium, som kan påvirke udbredelsen af ​​elektromagnetiske bølger langs sigtelinjen. "Imidlertid, den interstellare scintillation, hvilket i princippet kan føre til billedforvridninger, er ikke en stærkt dominerende effekt ved 1,3 mm bølgelængde ", siger Dimitrios Psaltis fra University of Arizona, hvem er EHT -projektforsker.

"Resultaterne er et vigtigt skridt til den løbende udvikling af Event Horizon Telescope", siger Sheperd Doeleman fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og direktør for EHT-projektet. "Analysen af ​​nye observationer, som siden 2017 også omfatter ALMA, vil bringe os endnu et skridt tættere på billeddannelse af det sorte hul i midten af ​​vores galakse. "