이벤트 호라이즌 망원경은 345GHz 주파수를 사용하여 지구에서 전례 없는 고해상도 관측을 달성하여 블랙홀에 대한 보다 자세하고 다채로운 이미지를 제공할 수 있었습니다.
천체 물리학의 이러한 발전은 매우 긴 기본 간섭을 활용하여 전 세계적으로 여러 라디오 접시를 연결함으로써 블랙홀 주변 현상에 대한 이해를 높이고 미래의 고해상도 시각화 및 이러한 우주 실체에 대한 잠재적인 실시간 이미징을 위한 길을 열어줍니다.
블랙홀 이미징의 획기적인 발전
사건의 지평선 망원경(EHT) 프로젝트는 약 345기가헤르츠의 주파수로 먼 은하 중심에서 오는 빛을 감지해 지구 표면에서 얻은 최고 해상도를 달성한 시험관측에 성공했다.
M87 중심부의 거대 블랙홀과 230GHz 저주파 Sgr A의 기존 이미지를 결합하면 이 새로운 결과는 이 현상에 대한 단순한 연구 이상의 결과를 제공합니다. 블랙홀 이미지는 50% 더 선명하지만 이 우주 괴물의 경계 바로 바깥 지역에 대한 다양한 색상의 보기도 생성합니다.
전파 천문학의 개선
천체 물리학 센터의 과학자들이 이끄는 새로운 발견 | 하버드와 스미소니언(CFA)에는 오늘 발표된 스미소니언 천체물리학 관측소(SAO)가 포함되어 있습니다. 천문잡지.
“EHT를 사용하여 230GHz에서 전파를 감지하여 블랙홀의 첫 번째 이미지를 보았지만 블랙홀 중력의 빛이 휘어지면서 형성된 밝은 고리는 우리가 절대 한계에 있었기 때문에 여전히 흐릿해 보였습니다. 우리가 얼마나 선명한 이미지를 얻을 수 있는지를요.” 공동저자이자 현재 하버드에 있는 CfA의 박사후 연구원인 알렉산더 레이몬드(Alexander Raymond)가 말했습니다. NASANASA 제트추진연구소제트추진 연구실“345GHz에서 우리의 이미지는 더 선명하고 더 세밀해질 것이며, 이는 이전에 예측했던 것과 예측하지 못했던 것 모두 새로운 특성을 드러낼 것입니다.”
가상 지구 크기 망원경: EHT의 성능 발휘
EHT는 VLBI(초장기선 간섭계)라는 기술을 사용하여 전 세계의 여러 전파 안테나를 연결하여 가상 지구 크기 망원경을 만듭니다. 더 높은 해상도의 이미지를 얻기 위해 천문학자들에게는 라디오 접시 사이의 거리를 늘리거나 더 높은 주파수에서 관찰하는 두 가지 옵션이 있습니다. EHT는 이미 우리 행성의 크기였기 때문에 지상 기반 관측의 해상도를 높이려면 주파수 범위를 확장해야 했고, 이것이 바로 EHT 협력이 이제 수행한 일입니다.
“이것이 왜 획기적인 발전인지 이해하려면 흑백 이미지에서 컬러 이미지로 전환할 때 얻을 수 있는 추가 세부 정보가 엄청나게 폭발적으로 증가하는 것을 생각해 보십시오.”라고 연구 공동저자이자 천체물리학자인 Shepard “Shep” Doleman이 말했습니다. 캠브리지 미술 센터, 소더비 천문대, 이벤트 호라이즌 망원경의 창립 이사. “이 새로운 ‘컬러 비전’을 통해 우리는 블랙홀의 연료가 되는 뜨거운 가스 및 자기장에서 아인슈타인의 중력 효과를 분리하고 은하계 거리를 가로질러 흐르는 강력한 제트를 발사할 수 있습니다.”
서로 다른 파장의 빛이 유리를 통해 서로 다른 속도로 이동하기 때문에 프리즘은 백색광을 무지개 색상으로 나눕니다. 그러나 중력은 모든 빛을 비슷하게 구부리기 때문에 아인슈타인은 EHT에서 보이는 고리의 크기가 230GHz와 345GHz 모두에서 유사할 것으로 예상하는 반면, 뜨거운 가스 궤도를 도는 블랙홀은 이 두 주파수에서 다르게 보일 것입니다.
고주파 VLBI의 기술적 과제 극복
VLBI 기술이 345GHz에서 성공적으로 사용된 것은 이번이 처음입니다. 345 GHz에서 개별 망원경으로 밤하늘을 관찰할 수 있는 능력은 이전에도 존재했지만, 이 주파수에서 VLBI 기술을 사용하는 것은 오랫동안 극복해야 할 과제와 기술적 진보를 보여왔습니다. 대기 중의 수증기는 230GHz보다 훨씬 더 많은 345GHz의 파동을 흡수하여 더 높은 주파수에서 블랙홀의 신호를 약화시킵니다. 핵심은 EHT의 감도를 향상시키는 것이었고, 연구진은 장비의 대역폭을 늘리고 모든 현장에서 좋은 날씨를 기다려 이를 수행했습니다.
글로벌 협력과 첨단기술
새로운 실험에서는 EHT의 두 개의 작은 하위 배열을 사용했습니다. 이는 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(앨마) 칠레의 Atacama Pathfinder Experiment(APEX), 스페인의 IRAM 30미터 망원경, 프랑스의 Northern Extended Millimeter Array(NOEMA), 하와이의 Mauna Kea의 Submillimeter Array(SMA) 및 Greenland 망원경 – 측정용 최대 19 마이크로초의 정확도로 Arc.
CfA 및 SAO의 천체물리학자이자 SMA의 프로젝트 엔지니어인 Nimesh Patel은 “지구상에서 가장 강력한 관측 장소는 대기의 투명성과 안정성이 이상적인 고지대에 있지만 날씨는 훨씬 더 극적일 수 있습니다”라고 말했습니다. SMA에서 새로운 관측을 위해서는 눈보라가 몰아친 후 맑은 날씨에 추가 시간을 들여 세트를 잠금 해제하기 위해 Mauna Kea Icy Roads Challenge가 필요했습니다. “이제 더 넓은 범위의 무선 스펙트럼을 처리하고 캡처하는 고대역폭 시스템을 통해 날씨와 같은 감도의 근본적인 문제를 극복하기 시작했습니다. 새로운 발견이 보여주듯이 345GHz로 발전할 때가 되었습니다.”
블랙홀 이미징의 미래: ngEHT 프로젝트
이 성과는 또한 기존 글로벌 배열에 대한 업그레이드를 기반으로 블랙홀을 둘러싼 사건의 지평선 환경에 대한 고해상도 영화를 제작하는 길에 또 다른 초석을 제공합니다. 계획된 차세대 EHT(ngEHT) 프로젝트는 개선된 지리적 위치에 있는 EHT에 새로운 안테나를 추가하고 100GHz에서 345GHz 사이의 여러 주파수에서 동시에 작동하도록 모든 안테나를 업그레이드하여 기존 스테이션을 개선할 것입니다. 이러한 업그레이드와 기타 업그레이드의 결과로 Global Array는 EHT가 이미징을 위해 갖고 있는 선명하고 명확한 데이터의 양을 10배 증가시켜 과학자들이 더 자세하고 민감한 이미지는 물론 이러한 주연의 영화도 생성할 수 있게 할 것으로 예상됩니다. 폭력적인 우주 짐승.
천체 물리학 연구 분야의 주요 성과
CfA 및 SAO 천문대 소장인 Lisa Kewley는 “345GHz에서의 EHT 관측의 성공은 주요한 과학적 성과를 나타냅니다.”라고 말했습니다. “해상도의 한계를 한계까지 끌어올림으로써 우리는 흑색 이미징에서 전례 없는 선명도를 달성하고 있습니다. “초기, 우리는 지구 천체물리학 연구 능력에 대해 새롭고 더 높은 기준을 세우고 있습니다.”
이 발견에 대해 자세히 알아보려면 이전에는 볼 수 없었던 고주파수를 사용하여 관찰된 블랙홀을 참조하세요.
참고 자료: A.W. Raymond 및 S. Doeleman et al., 2024년 8월 27일, 천문잡지.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad5bdb
“요은 베이컨과 알코올에 대한 전문 지식을 가진 닌자입니다. 그의 탐험적인 성격은 다양한 경험을 통해 대중 문화에 대한 깊은 애정과 지식을 얻게 해주었습니다. 그는 자랑스러운 탐험가로서, 새로운 문화와 경험을 적극적으로 탐구하며, 대중 문화에 대한 그의 열정은 그의 작품 속에서도 느낄 수 있습니다.”
