Телескоп горизонта событий достиг рекордно большой точности наблюдений

Коллаборация Телескопа горизонта событий (EHT) провела тестовые наземные наблюдения за квазарами с рекордно большим угловым разрешением на текущий момент. В ближайшем будущем это позволит на 50 процентов увеличить четкость получаемых изображений теней сверхмассивных черных дыр, а также центров активных галактик и квазаров. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

Идею радиоинтерферометра со сверхдлинной базой (РСДБ) предложили еще в 1965 году астрофизики Николай Кардашев, Леонид Матвеенко и Геннадий Шоломицкий. Она заключается в создании сети из нескольких телескопов, которые независимо друг от друга одновременно наблюдают общий объект в небе, а затем производится обработка записанных на носители данных коррелятором. Чтобы наблюдать все более мелкие структуры, можно увеличить длину базовой линии (расстояние между телескопами), размещая их на разных континентах или выведя один из телескопов в космос (как в проекте «РадиоАстрон»). Альтернативный путь заключается в наблюдениях на более коротких длинах волн.

EHT (Event Horizon Telescope) представляет собой крупнейший наземный интерферометр со сверхдлинной базой, объединяющий несколько обсерваторий на разных континентах и работающий на длине волны 1,3 миллиметра. Благодаря EHT ученые впервые в истории получили изображения теней сверхмассивных черных дыр в центрах активной эллиптической галактики M87 и Млечного Пути, а также измерили магнитные поля вблизи них. Целями наблюдений становились и другие активные галактики, содержащие джеты.

Группа астрономов во главе с Александром Рэймондом (Alexander Raymond) из Лаборатории реактивного движения NASA опубликовала результаты пилотной наблюдательной кампании EHT с рабочей длиной волны 870 микрометров. С учетом того, что в дальнейшем в проект войдут новые станции наблюдений, это позволяет улучшить достижимую детализацию изображений.

Тестовые наблюдения проводились 17–21 октября 2018 года. Восточная часть EHT, включающая в себя радиотелескопы ALMA, APEX, GLT, IRAM 30m и NOEMA, наблюдала за квазарами CTA 102, 3C 454.3 и BL Ящерицы. Западная часть EHT, включающая ALMA, APEX, GLT и SMA, наблюдала квазары J0423−0120, J0510+1800, J0521+1638 и J0522−3627. Наблюдения осложняли меняющиеся погодные условия, а также увеличение поглощения излучения водяным паром в земной атмосфере из-за уменьшения длины волны.

В итоге эксперимент оказался успешен, достигнув самого большого углового разрешения в 19 угловых микросекунд в ходе наземных наблюдений. Отношение сигнал/шум в ходе текущих наблюдений варьировалось в промежутке от 10 до 70.

Поскольку угловое разрешение зависит от длины волны, то для самых длинных базовых линий EHT в ходе будущих наблюдений ожидается улучшение углового разрешения с 23 до примерно 15 угловых микросекунд. Если учесть, что процессы, протекающие в плазме, обычно масштабируются как квадрат длины волны, то в ходе будущих наблюдений за ближайшими окрестностями сверхмассивных черных дыр M87* и Стрелец А* можно будет регистрировать более мелкие структуры. Это должно позволить улучшить оценки плотности плазмы, падающей на черные дыры, более четко увидеть структуры аккреционных потоков и геометрии магнитных полей.

О том, как благодаря EHT астрономам удалось увидеть тень черной дыры, и что это дало науке, можно узнать из материалов «Взгляд в бездну» и «Заглянуть за горизонт».