В Гренландию за черными дырами.
Специалисты наверняка в курсе, но я о проекте гренландского субмиллиметрового телескопа узнал только из этой недавней заметки:
Greenland Telescope (GLT) Project: "A Direct Confirmation of Black Hole with Submillimeter VLBI"
M. Nakamura et al.
arXiv:1310.1665
Действительно, если уже стоят телескопы в Антарктиде, то чем Арктика хуже?
Но в начале - об истории вопроса.
Большинство астрономов давно не сомневаются в наличии сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, споры идут в основном только об уточнении их массы (см пост об этом). Но хочется красивого и наглядного подтверждения. И им может стать "портрет" черной дыры - тень от нее на фоне яркого источника. Примерно так:
Проблема в очень малых угловых размерах. В ближайшей перспективе есть только два кандидата для изучения:
(1) центр Нашей Галактики (об измерении массы ЧД см. здесь), при массе в 4 млн. солнечных, диаметр тени от ЧД будет около 50 микросекунд дуги (около 2.5 шварцшильдовских)
(2) одна из ближайших активных галактик - Мессье 87 (Дева А). Находится дальше, но зато и масса ЧД в тысячу раз больше, так что тень будет почти такой же - 42 микросекунды. Очень яркий радиоисточник, можно изучать на относительно небольших телескопах
До недавнего времени столь высокое угловое разрешение было недоступно. Формально говоря, российский космический радиотелескоп-интерферометр Радиоастрон, работая в связки с наземными инструментами, отходя на максимальную базу (350 000 км), может этого достичь. На конференциях разработчики говорят о разрешении "до 10 микросекунд" (PDF в проверку).
Но реальность сложнее. Во-первых, одно дело - формально подсчитать, а другое - получить интерференцию с такой гигантской базой, да еще на самых коротких волнах. В единственной пока рецензируемой публикации российской команды лучший результат на 1.35 см - 80 микросекунд (водяной мазер в Нашей Галактике) и 500 микросекунд на волне 6.2 см для активного ядра блазара 0716+71 (еще дают оценку, что размер основания джета - не более 70 микросек, но это уже модельный параметр). Есть куда улучшать, но все равно, не хватает (о неофициальном рекорде - см. ниже).
Во-вторых, сантиметровые волны сильно рассеиваются вблизи горизонта событий ЧД, возможно, там просто не будет "тени". В результате, если до запуска "Радиоастрона" представители АКЦ ФИАН иговорили о том, что одна из ключевых задач - увидеть горизонт событий черной дыры в М87, то после успешного запуска аппарата об этом
слышно все меньше. Недавно с удивлением узнал, что теперь это - одна из ключевых задач проекта "Миллиметрон"
Действительно, на более коротких, миллиметровых и субмм волнах, картинка должна быть отчетливее. Но здесь долго не удавалось делать синтез изображения по данным телескопов, удаленных на тысячи километров. Чисто технически сложно, так как высокие частоты (в оптике-ИК так вообще интерферометрия десятками метров ограничивается). В то время, как на сантиметровых волнах давно уже работают системы синтеза со сверхдлинными базами, т.е. "телескоп, размером с Землю" (что и обеспечило успех Радиострона).
Тем не менее, прогресс не стоит на месте и не так давно начала работать система с громким названием "Телескоп Горизонта событий" (Event Horizon Telescope). Наблюдения на коротких волнах (1.3 мм), поэтому для того, чтобы достичь того же разрешения, что у "Радиострона" не надо уходит в космос - раз длина волны в 10 раз меньше, то и базы требуется во столько же короче. В прошлом году, в статье в Science они похвастались, что получили на базе Гавайи- Аризона-Калифорния уверенные измерения размера центральной области М87 в 40 микросекунд. Говорят, что рекорд бурно праздновали, правда на весенней конференции в ИНАСАН команда "Радиоастрона" заявила о своем новом рекорде - 27 микросекунд, с чем, вроде как согласились в EHT. Но две тонкости - результат EHT опубликован, хотя там еще нет четкой картинки, лишь подгонка моделью. А результат Спектр-Р (возможно, так и картинка построена) еще ждет публикации...
Но я отклонился от изначальной темы. Итак, наземные наблюдения со сверхвысоким разрешением на миллиметровых волнах стали возможными, дело за увеличением расстояний между телескопами. И устанавливать их надо там, где на волнах меньше поглощение паров воды. Поэтому массив телескопов ALMA, о котором уже не раз писал и поставили в высокогорной чилийской пустыне. Но над ледяным щитом Гренландии, при высоте в 3 км, да температуре -50 С, в воздухе воды тоже не много. Туда и планируют поставить 12-метровый радиотелескоп, перевезя его из теплой Нью-Мексики, по дороге модернизирую для работы в Арктике:
Работая совместно с ALMA и Гавайями на базе 9000 км, участники проекта надеются увидеть-таки "черноту черной дыры". Вот как это выглядит в предварительных расчетах, учитывающих принятые сейчас параметры ЧД в Деве А. Показаны ожидаемые картинки для длин волн 0.7 и 1.3 мм:
Насколько ожидания совпадут с реальностью - узнаем после 2015-2016 гг., когда телескоп приступит к наблюдениям. Либо другие успеют раньше :)
Greenland Telescope (GLT) Project: "A Direct Confirmation of Black Hole with Submillimeter VLBI"
M. Nakamura et al.
arXiv:1310.1665
Действительно, если уже стоят телескопы в Антарктиде, то чем Арктика хуже?
Но в начале - об истории вопроса.
Большинство астрономов давно не сомневаются в наличии сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, споры идут в основном только об уточнении их массы (см пост об этом). Но хочется красивого и наглядного подтверждения. И им может стать "портрет" черной дыры - тень от нее на фоне яркого источника. Примерно так:
Проблема в очень малых угловых размерах. В ближайшей перспективе есть только два кандидата для изучения:
(1) центр Нашей Галактики (об измерении массы ЧД см. здесь), при массе в 4 млн. солнечных, диаметр тени от ЧД будет около 50 микросекунд дуги (около 2.5 шварцшильдовских)
(2) одна из ближайших активных галактик - Мессье 87 (Дева А). Находится дальше, но зато и масса ЧД в тысячу раз больше, так что тень будет почти такой же - 42 микросекунды. Очень яркий радиоисточник, можно изучать на относительно небольших телескопах
До недавнего времени столь высокое угловое разрешение было недоступно. Формально говоря, российский космический радиотелескоп-интерферометр Радиоастрон, работая в связки с наземными инструментами, отходя на максимальную базу (350 000 км), может этого достичь. На конференциях разработчики говорят о разрешении "до 10 микросекунд" (PDF в проверку).
Но реальность сложнее. Во-первых, одно дело - формально подсчитать, а другое - получить интерференцию с такой гигантской базой, да еще на самых коротких волнах. В единственной пока рецензируемой публикации российской команды лучший результат на 1.35 см - 80 микросекунд (водяной мазер в Нашей Галактике) и 500 микросекунд на волне 6.2 см для активного ядра блазара 0716+71 (еще дают оценку, что размер основания джета - не более 70 микросек, но это уже модельный параметр). Есть куда улучшать, но все равно, не хватает (о неофициальном рекорде - см. ниже).
Во-вторых, сантиметровые волны сильно рассеиваются вблизи горизонта событий ЧД, возможно, там просто не будет "тени". В результате, если до запуска "Радиоастрона" представители АКЦ ФИАН иговорили о том, что одна из ключевых задач - увидеть горизонт событий черной дыры в М87, то после успешного запуска аппарата об этом
слышно все меньше. Недавно с удивлением узнал, что теперь это - одна из ключевых задач проекта "Миллиметрон"
Действительно, на более коротких, миллиметровых и субмм волнах, картинка должна быть отчетливее. Но здесь долго не удавалось делать синтез изображения по данным телескопов, удаленных на тысячи километров. Чисто технически сложно, так как высокие частоты (в оптике-ИК так вообще интерферометрия десятками метров ограничивается). В то время, как на сантиметровых волнах давно уже работают системы синтеза со сверхдлинными базами, т.е. "телескоп, размером с Землю" (что и обеспечило успех Радиострона).
Тем не менее, прогресс не стоит на месте и не так давно начала работать система с громким названием "Телескоп Горизонта событий" (Event Horizon Telescope). Наблюдения на коротких волнах (1.3 мм), поэтому для того, чтобы достичь того же разрешения, что у "Радиострона" не надо уходит в космос - раз длина волны в 10 раз меньше, то и базы требуется во столько же короче. В прошлом году, в статье в Science они похвастались, что получили на базе Гавайи- Аризона-Калифорния уверенные измерения размера центральной области М87 в 40 микросекунд. Говорят, что рекорд бурно праздновали, правда на весенней конференции в ИНАСАН команда "Радиоастрона" заявила о своем новом рекорде - 27 микросекунд, с чем, вроде как согласились в EHT. Но две тонкости - результат EHT опубликован, хотя там еще нет четкой картинки, лишь подгонка моделью. А результат Спектр-Р (возможно, так и картинка построена) еще ждет публикации...
Но я отклонился от изначальной темы. Итак, наземные наблюдения со сверхвысоким разрешением на миллиметровых волнах стали возможными, дело за увеличением расстояний между телескопами. И устанавливать их надо там, где на волнах меньше поглощение паров воды. Поэтому массив телескопов ALMA, о котором уже не раз писал и поставили в высокогорной чилийской пустыне. Но над ледяным щитом Гренландии, при высоте в 3 км, да температуре -50 С, в воздухе воды тоже не много. Туда и планируют поставить 12-метровый радиотелескоп, перевезя его из теплой Нью-Мексики, по дороге модернизирую для работы в Арктике:
Работая совместно с ALMA и Гавайями на базе 9000 км, участники проекта надеются увидеть-таки "черноту черной дыры". Вот как это выглядит в предварительных расчетах, учитывающих принятые сейчас параметры ЧД в Деве А. Показаны ожидаемые картинки для длин волн 0.7 и 1.3 мм:
Насколько ожидания совпадут с реальностью - узнаем после 2015-2016 гг., когда телескоп приступит к наблюдениям. Либо другие успеют раньше :)