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

Usage of ESO Images, Videos, Web texts and Music