„Didžiausia kada nors pasiekta iš Žemės paviršiaus.“ Ką padarė EHT

Eksperimento metu buvo atliekami bandomieji stebėjimai naudojant labai ilgos bazinės linijos interferometriją (VLBI), kai bangos ilgis dar niekada nebuvo pasiektas atliekant tokio tipo stebėjimus: 0,87 mm, atitinkantis maždaug 345 GHz dažnį.

Eksperimente dalyvavo keli antžeminiai įrenginiai: ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ir APEX (Atacama Pathfinder EXperiment) Čilėje, 30 m teleskopas IRAM Ispanijoje, NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array) Prancūzijoje, Grenlandijos teleskopas ir Submillimeter Array Havajuose.

Taikant šį metodą pasiekta išskirtinė 19 mikrosekundžių kampinė skiriamoji geba – didžiausia kada nors pasiekta iš Žemės paviršiaus.

Šis pasiekimas žada gerokai pagerinti mūsų galimybes tirti tokius sunkiai pasiekiamus objektus kaip juodosios skylės.

Precedento neturinti skiriamoji geba

Astronomai paprastai naudoja didesnius teleskopus, kad gautų didelės skiriamosios gebos vaizdus. Arba taikomi didesni atstumai tarp observatorijų, veikiančių kaip interferometro dalis. Tačiau kadangi EHT jau buvo visos Žemės dydžio, norint padidinti antžeminių stebėjimų skiriamąją gebą reikėjo taikyti kitokį metodą: stebėti trumpesnio bangos ilgio šviesą.

Bandomųjų stebėjimų metu daugiausia dėmesio skirta tolimoms šviesioms galaktikoms, naudojant dvi nedideles EHT dalis, kurias sudaro ALMA ir APEX.

Šis metodas leido išbandyti galimybę atlikti stebėjimus 0,87 mm bangos ilgio bangomis, kurios potencialiai užtikrina didesnį juodųjų skylių vaizdų ryškumą ir detalumą.

Nors eksperimentas dar nepateikė išsamių vaizdų, jis pademonstravo gebėjimą aptikti signalus esant šiam trumpesniam bangos ilgiui: tai pirmas kartas, kai VLBI metodas sėkmingai pritaikytas esant 0,87 mm bangos ilgiui ir pasiekta tokia skiriamoji geba, kokios dar niekada nebuvo pasiekta atliekant antžeminius stebėjimus – net 19 mikrosekundžių.

Ar tai galėjo būti padaryta anksčiau?

Nors anksčiau buvo įmanoma stebėti naktinį dangų šiame bangos ilgio diapazone, tačiau naudojant VLBI 0,87 mm diapazone visada buvo susiduriama su kliūtimis, kurioms įveikti prireikė laiko ir technologinės pažangos.

Pavyzdžiui, atmosferoje esantys vandens garai sugeria kur kas daugiau 0,87 mm šviesos bangų nei 1,3 mm – bangos ilgis, kuriuo buvo gauti pirmieji juodųjų skylių vaizdai. Dėl to radijo teleskopams sunku priimti juodųjų skylių signalus.

Be to, atmosferos turbulencija, padidėjęs triukšmas ir pasaulinių meteorologinių sąlygų nepastovumas stebėjimų metu sulėtino VLBI pažangą trumpesnių bangų ilgių, ypač submilimetrinių bangų ilgių, link.

Siekdami įveikti šiuos iššūkius, mokslininkai strategiškai derino aukštumines observatorijas, pavyzdžiui, ALMA ir APEX Atakamos dykumoje, kur atmosfera yra sausesnė ir stabilesnė.

Kelių teleskopų, esančių skirtingose pasaulio dalyse, sujungimas leido jiems sušvelninti vietinių atmosferos sąlygų poveikį ir pasiekti pakankamą jautrumą, kad būtų galima aptikti silpnus tolimų galaktikų signalus.

Šis techninis bandymas atveria naują langą juodųjų skylių tyrimams: naudojant visą projekte numatytą radijo teleskopų komplektą, EHT galės matyti net 13 mikrosekundžių mažesnes detales.

Tai reiškia, kad 0,87 mm atstumu bus galima gauti vaizdus, kurių skiriamoji geba bus maždaug 50 proc. didesnė nei anksčiau paskelbtų 1,3 mm M87 ir Sagittarius A vaizdų.