Выберите язык:

ann14045-ru — Объявление

Апгрейд телескопа ALMA: теперь можно построить изображение горизонта событий сверхмассивной черной дыры

4 июня 2014 г.

Ученые произвели кардинальный апгрейд телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – установили на Центральном пульте управления (ALMA’s Array Operations Site), где расположен управляющий суперкомпьютер-коррелятор, ультра-точные атомные часы. Прежний рубидиевый стандарт времени теперь заменен более точным водородным мазером.

Это техническое усовершенствование пойдет на пользу всем пользователям ALMA и в конечном счете позволит синхронизовать телескоп с всемирной радиоастрономической сетью. В результате станет возможным создать телескоп размером с земной шар. Его разрешающая сила позволит разглядеть детали на границе сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути [2]. Необходимое для этого разрешение в тысячи раз превосходит то, которое реализуется с Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA.

Однако, прежде чем телескоп ALMA сможет реализовать свой непревзойденный потенциал в ходе решения этой и других подобных научных наблюдательных задач, он должен трансформироваться в новый вид инструмента – фазированную решетку. В этой новой версии инструмента 50 из 66 антенн ALMA будут функционировать как единая радио-антенна с собирающей силой, аналогичной «тарелке» диаметром 85 метров. Эта модификация телескопа получила название «Фазированный проект ALMA» (The ALMA Phasing Project). Проектом, в котором активно участвуют несколько институтов Европы и Восточной Азии, руководит Шеп Делеман (Shep Doeleman) из обсерватории Хэйстек (MIT Haystack Observatory) в США.

Установка специализированных атомных часов на основе водородного мазера [3], которую можно сравнить с «пересадкой сердца» гигантского телескопа, стала важной вехой в осуществлении этого проекта. В новом стандарте времени  используется процесс, подобный тому, который происходит в лазере – усиливаются колебания на определенной частоте, которые и служат высокоточными временными «пиками».

Фазированная решетка ALMA будет иметь множество применений. Например, она войдет в такие глобальные сети телескопов, как Global mm-VLBI Array и Event Horizon Telescope (EHT). EHT будет способен получать изображения области, близкой к горизонту событий [1] вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики Млечного Пути [2].

Источник рекордной разрешающей способности глобальных сетей – объединение далеко отстоящих друг от друга и рассеянных по всему земному шару радиоантенн в единый виртуальный радиотелескоп размером с Землю. Этот принцип интерферометрии основан на том же физическом явлении, которое используется внутри самого телескопа ALMA – комбинирование сигналов от его многочисленных антенн в единый сигнал. Таким же образом достигают сверхвысокого разрешения оптические и инфракрасные телескопы, такие как Очень Большой Телескоп-Интерферометр ESO (VLTI).

Различие между существующими радиоинтерферометрами и будущим глобальным телескопом заключается не только в огромном географическом масштабе проекта, но и в расширении спектрального диапазона принимаемого излучения в сторону более коротких волн, и в беспрецедентно большой собирающей площади, реализуемой фазируемым ALMA.

“Объединив наиболее совершенные миллиметровые и субмиллиметровые радиотелескопы всей планеты, Event Horizon Telescope образует принципиально новый инструмент, разрешение которого превзойдет все ранее достигнутые пределы”, -- говорит Делеман. “Благодаря ALMA, EHT откроет новую эру в исследованиях черных дыр и поставит в центр внимания одно из тех немногих мест во Вселенной, где теории Эйнштейна могут не выполняться: горизонт событий.”

Институт радиоастрономии Макса Планка в Бонне (Германия) разрабатывает принципиально новое программное обеспечение для ALMA Phasing Project. Директор института Антон Зензус (Anton Zensus) говорит: "ALMA Phasing Project – важнейший шаг к осуществлению глобальной миллиметровой решетки антенн, доступной для международного научного сообщества, итог многолетних усилий ученых и инженеров США и Европы. Такая решетка будет иметь громадный научный потенциал для множества задач в различных областях, в том числе для решения проблемы образования джетов в ативных галактиках и построения изображений на горизонте событий черной дыры."

Notes

[1] Горизонт событий – поверхность вокруг черной дыры, события внутри которой не могут оказывать воздействия на внешнего наблюдателя. Ее можно также описать как множество “точек невозврата” для падающего внутрь дыры астронавта.

[2] Черная дыра в центре Млечного Пути – гигантский объект массой в четыре миллиона Солнц, расположенный примерно в 26 000 световых лет от Земли в направлении созвездия Стрельца. Он заслонен от оптических телескопов плотными облаками пыли и газа. Поэтому наблюдения с такими инструментами как  ALMA, работающими на более длинных, чем оптические, миллиметровых и субмиллиметровых длинах волн, та важны для изучения ее свойств.

Фазированная решетка антенн ALMA появится как раз в нужный момент, чтобы наблюдать ожидаемое всеми астрономами мира космическое событие: столкновение гигантского газо-пылевого облака, известного под обозначением G2, со сверхмассивной черной дырой в центре нашей Галактики. Есть предположения, что это столкновение может «разбудить спящего гиганта», приведя к выделению колоссального количества энергии. В результате может образоваться джет – струя субатомных частиц, объект крайне необычный для зрелой спиральной галактики, какой является Млечный Путь. Согласно расчетам, процесс столкновения начнется уже в 2014 году и будет длиться более года.

[3] Мазер – акроним, который расшифровывается как Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (MASER) – «микроволновое усиление вынужденного излучения». Он работает по тому же принципу оптического усиления, что и лазер, но не в области видимого света, а в микроволновом диапазоне спектра.

More Information

ALMA (Большая Атакамская Миллиметровая / субмиллиметровая Решетка, The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – международный астрономический инструмент, продукт партнерства ученых Европы, Северной Америки и Восточной Азии, при участии Республики Чили. В Европе ALMA финансируется Европейской Южной Обсерваторией (ESO), в Северной Америке – Национальным Научным Фондом (NCF) в кооперации с Национальным Советом по научным исследованиям Канады (NRC) и Национальным Советом по науке Тайваня (NSC), в Восточной Азии Национальным Институтом Естественных наук Японии (NINS) в кооперации с Academia Sinica (AS) Тайваня. Строительство и эксплуатацию ALMA ведут от Европы Европейская Южная Обсерватория (ESO), от Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), управляемая компанией  Associated Universities, Inc. (AUI), и от Восточной Азии Национальная радиоастрономическая обсерватория Японии (NAOJ). Организационно строительство, пуско-наладочные работы и эксплуатация ALMA совместно управляются в рамках Объединенной Обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory, JAO).

Ссылки

Контакты

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany

Tel: +49 89 3200 6655
Email: rhook@eso.org

Charles E. Blue
National Radio Astronomy Observatory, Public Information Officer
Charlottesville, USA
Tel: +1 434 296 0314
Cell: +1 202 236 6324
Email: cblue@nrao.edu

Bookmark and Share

Об объявлении

ID:ann14045

Изображения

ALMA and the centre of the Milky Way
ALMA and the centre of the Milky Way
только на английском
Heart transplant on ALMA Correlator
Heart transplant on ALMA Correlator
только на английском
ALMA Correlator upgrade
ALMA Correlator upgrade
только на английском