望远镜在整个电磁频谱上致命的着名黑洞观察

M87系统跨越整个电磁波谱

2017年4月,事件视界望远镜拍摄了第一张标志性的黑洞图像,展示了M87系统在整个电磁光谱中的样子。这张照片需要在地球上和太空中使用19种不同的设备,它展示了被黑洞和它的前向喷射所跨越的巨大尺度,它发射到视界之外,跨越整个星系。图片来源:EHT多波长科学工作组;过去的合作;阿尔玛(ESO / NAOJ NRAO);犯;EAVN协作;基线(NRAO);GMVA;哈勃太空望远镜; the Neil Gehrels Swift Observatory; the Chandra X-ray Observatory; the Nuclear Spectroscopic Telescope Array; the Fermi-LAT Collaboration; the H.E.S.S collaboration; the MAGIC collaboration; the VERITAS collaboration; NASA and ESA. Composition by J. C. Algaba

2019年4月,科学家们发布了第一张a黑洞在M87星系中使用事件视界望远镜(EHT)。然而,这一非凡的成就仅仅是科学故事的开始。

今天公布的19个观测站的数据有望让我们对这个黑洞及其驱动的系统有前所未有的了解,并改进对爱因斯坦广义相对论的检验。

“我们知道黑洞的第一个直接形象将是开创性的,”日本国家天文观测所说,日本国家天文观测所说,一项新研究发表的新研究天体物理学杂志通讯它描述了大量的数据。“但为了从这张非凡的图像中获得最大的效果,我们需要通过对整个电磁波谱的观测,了解黑洞当时的一切行为。”

超迹黑孔的巨大引力拉动可以在距离距离的几乎光速下进行的颗粒动力射流。M87的喷气机产生跨越整个电磁谱的光,从无线电波到可见光到伽马射线。每个黑洞的模式不同。识别该模式将重要的洞察力洞察黑洞的属性 - 例如,它的旋转和能量输出 - 但是一个挑战,因为模式随时间变化。

科学家们用世界上最强大的地面和太空望远镜来协调观测,收集光谱中的光,以弥补这种变化。2017年的这些观测是迄今为止对有喷流的超大质量黑洞进行的最大的同步观测活动。

三位观察者由天体物理学中心管理Harvard&Smithsonian参加了Landmark竞选活动:夏威夷希洛的亚倍数钟阵列(SMA);基于空间的Chandra X射线天文台;和亚利桑那州南部的非常精力充沛的辐射成像望远镜阵列系统(Veritas)。

从EHT现在的M87的标志性映像开始,新视频通过每个望远镜的数据进行观众。每个连续的帧都显示出在尺度中的许多因素的数据,光和物理尺寸的波长。

该序列从2019年4月的黑洞图像开始。然后,它在来自全球其他射电望远镜阵列(SMA)的图像中移动,每一步都在视野中向外移动。接下来,视野转向了能探测可见光、紫外线和x射线的望远镜(钱德拉)。屏幕拆分显示了这些同时覆盖相同面积天空的图像之间的比较情况。这个序列最后展示了地面上的伽玛射线望远镜(VERITAS)和太空中的费米望远镜从这个黑洞及其喷射流探测到的结果。

每台望远镜都能提供有关M87中心这个65亿太阳质量黑洞的行为和影响的不同信息,该黑洞距离地球约5500万光年。

“有多个团体渴望看到如果他们的模型是一个匹配这些丰富的观察,我们很兴奋地看到整个社区使用这个公共数据集来帮助我们更好地理解黑洞和飞机之间的深度链接,”合著者达里尔说野性在蒙特利尔的麦吉尔大学,加拿大。

这些数据是由一个由来自32个国家或地区近200个机构的760名科学家和工程师组成的团队收集的,使用的是由全球机构和机构资助的天文台。观测集中在2017年3月底至4月中旬。

“这组令人难以置信的观测包括许多世界上最好的望远镜,”合著者、马来西亚吉隆坡的马来亚大学的胡安·卡洛斯·阿加巴说。“这是世界各地天文学家共同努力追求科学的一个很好的例子。”

第一个结果表明,由M87的超大迹象黑洞周围材料产生的光的强度是曾经观察到的最低点。这产生了观看黑洞“阴影”的理想条件,以及能够将来自距离黑洞的数万个光年远离活动视线的区域隔离。

来自这些望远镜的数据以及当前(和未来)EHT观察的组合将使科学家们对某些天体物理学最重要和挑战的研究领域进行重要的调查。例如,科学家们计划使用这些数据来改善爱因斯坦的一般相对论理论的测试。目前,关于围绕黑洞旋转并在喷射器中爆破的材料的不确定性,特别是确定发射光的性质,代表了这些通用相对性测试的主要障碍。

今天研究所涉及的相关问题涉及能量粒子的起源,称为“宇宙射线”,这不断地从外层空间轰击地球。他们的能量可能比在地球上最强大的加速器中生产的百万倍,大型强子撞机。从黑洞发射的巨大喷气机,如今天的图像中所示的那样,被认为是最高能源宇宙射线的源头,但是关于细节有很多问题,包括粒子加速的精确位置。因为宇宙射线通过碰撞产生光线,所以最高能量的伽马射线可以辨别这个位置,新的研究表明,这些伽马射线可能不会在活动范围附近产生 - 至少在2017年。解决这个问题辩论将与2018年的观察结果进行比较,本周正在收集的新数据。

“理解粒子加速度对于我们理解EHT图像和喷流的所有‘颜色’至关重要,”来自阿姆斯特丹大学的合作者Sera Markoff说。“这些喷流设法将黑洞释放的能量输送到比宿主星系更大的尺度,就像一根巨大的电源线。我们的结果将帮助我们计算所携带的能量,以及黑洞射流对环境的影响。”

这一新的数据宝藏的发布恰逢EHT 2021年的观测运行,这是自2018年以来首次利用全球范围内的无线电天线阵列进行观测。去年的活动被取消了,因为新冠肺炎大流行,并且由于不可预见的技术问题,前一年被暂停。这一周,六个晚上,EHT天文学家瞄准了几个超级分类黑洞:在M87中的一个,我们的银河系中的一个名为Sagittarius A *,以及几个更远的黑洞。与2017年相比,通过加入三个无线电望远镜:格陵兰望远镜,亚利桑那州的基特峰12米望远镜以及法国北部的北部延长毫米阵列(Noema)进行了改进。

“随着这些数据的发布,结合恢复观察和改进的EHT,我们知道许多令人兴奋的新结果是在地平线上,”Co-Author MislavBaloković说耶鲁大学

“I’m really excited to see these results come out, along with my fellow colleagues working on the SMA, some of whom were directly involved in collecting some of the data for this spectacular view into M87,” says co-author Garrett Keating, a Submillimeter Array project scientist. “And with the results of Sagittarius A* — the massive black hole at the center of the银河系-即将推出,并于今年恢复观测,我们期待EHT在未来几年取得更惊人的结果。”

额外的信息

EHT MWL科学工作组J.C.Anczarski,K.Asada,K.Asada,M.Baloković,南·帕拉戈·斯基,K.Anoković,S. Chandra,S. Chandra,S. Chandra,S. Chandra,Y.-z,Y.-z,Zhandra,Y.-Z.Cui,A. D. Falcone,M.Giroletti,C. Goddi,等,4月14日,4月14日,天体物理学杂志通讯》上
2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / abef71

天体物理学杂志》上的信描述这些结果是由EHT多波长科学工作组的33名成员领导的,包括以下合作的合作者:整个事件视界望远镜合作;费米大面积望远镜合作项目;H.E.S.S协作;神奇的协作;VERITAS和even的合作。EHT多波长科学工作组的协调员是Sera Markoff, Kazuhiro Hada和Daryl Haggard,他们与Juan Carlos Algaba和Mislav Baloković一起协调了这篇论文的工作。

合作伙伴MWL设施包括:欧洲VLBI网络(EVN);高灵敏度阵列(HSA);VLBI探索无线电ASTROMARY(VERA);韩国VLBI网络(KVN);东亚VLBI网络/ KVN和VERA阵列(EAVN / Kava);非常长的基线阵列(VLBA);全球毫米VLBI阵列(GMVA);甚大望远镜干涉仪重力仪器(VLTI /重力);Neil Gehrels Swift天文台(SWIFT);哈勃太空望远镜(HST);钱德拉x射线天文台(Chandra);核光谱望远镜阵列;高通量x射线光谱任务和x射线多镜任务(XMM-Newton)费米大面积空间望远镜;高能立体系统;主要大气伽马成像切伦科夫望远镜(MAGIC);高能辐射成像望远镜阵列系统。

2017年的活动涉及大量的观察者和望远镜。涉及的无线电波长:2017年5月9日欧洲非常长的基线干涉测量学(VLBI)网络(EVN);高灵敏度阵列(HSA),包括非常大的阵列(VLA),Effelsberg 100M天线和5月15日和20日的国家射频天文天文学(NAROO)非常长的基线阵列(VLBA)的10站;2017年射频天文学(VERA)的VLBI探索超过17次;韩国VLBI网络(KVN)在3月和12月之间超过七个时期;东亚VLBI网络(EAVN)和KVN和Vera阵列(Kava),在3月和2017年5月之间超过14个时期;2017年5月5日的VLBA;2017年3月30日全球毫米 - VLBI阵列(GMVA);Atacama大毫米/亚颌骨阵列(阿尔玛);亚毫米阵列(SMA)是一个持续监测项目的一部分。在紫外线(UV)波段,它涉及到尼尔·格莱尔斯雨燕天文台(Swift)在2017年3月22日至4月20日之间的多次观测;在光波波长上:雨燕;以及2017年4月7日、12日和17日的哈勃太空望远镜。(哈勃的数据是从哈勃档案中检索的,因为它是一个独立观测项目的一部分。)在x射线波长上,钱德拉x射线天文台于2017年4月11日和14日进行了观测;2017年4月11日和14日,核光谱望远镜阵列(NuSTAR);和迅速。2017年3月22日至4月20日,费米探测到了伽马射线波长; the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S); the Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) telescopes, and the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

EHT多波长(MWL)工作组是EHT合作成员和外部合作伙伴的一个集体,共同努力确保在EHT运动期间宽带MWL覆盖,以最大限度地提高科学产出。EHT合作项目包括来自非洲、亚洲、欧洲、北美和南美的300多名研究人员。这个国际合作组织正在努力通过创建一个虚拟地球大小的望远镜来捕捉迄今为止获得的最详细的黑洞图像。在可观的国际投资的支持下,EHT利用新颖的系统将现有的望远镜连接起来,创造了一种全新的仪器,具有迄今为止最高的角度分辨率。

涉及的单个EHT望远镜有:ALMA、APEX、IRAM 30米望远镜、James Clerk Maxwell望远镜(JCMT)、大毫米望远镜(LMT)、亚毫米阵列(SMA)、亚毫米望远镜(SMT)和南极望远镜(SPT)。格陵兰望远镜、基特峰望远镜和诺伊玛望远镜在2017年观测后加入了EHT。

合作伙伴MWL设施包括:欧洲VLBI网络(EVN);高灵敏度阵列(HSA);VLBI探索无线电ASTROMARY(VERA);韩国VLBI网络(KVN);东亚VLBI网络/ KVN和VERA阵列(EAVN / Kava);非常长的基线阵列(VLBA);全球毫米VLBI阵列(GMVA);非常大的望远镜干涉仪重力仪(VLTI /重力);Neil Gehrels Swift天文台(SWIFT);哈勃太空望远镜(HST); Chandra X-ray Observatory (Chandra); Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR); High Throughput X-ray Spectroscopy Mission and X-ray Multi-Mirror Mission (XMM-Newton); Fermi Large Area Space Telescope (Fermi-LAT); High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.); Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC); and the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

1条评论关于“跨整个电磁谱的前所未有的著名黑洞观测望远镜联合”

  1. 0-1-13-17-19
    一个很棒的经历

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