Az Event Horizon Telescope (EHT) Együttműködés az ALMA rádiótávcső-hálózattal és más műszerekkel végzett megfigyelések során az eddigi legnagyobb felbontást érte el a Föld felszínéről. A kutatók távoli galaxisok sugárzását érzékelték 345 GHz körüli frekvencián, amely 0,87 mm-es hullámhossznak felel meg. Az Együttműködés kutatói becslésük szerint a jövőben képesek lehetnek 50%-al részletesebb felvételeket készíteni a fekete lyukakról, így élesebb képet kaphatunk a szupernagy tömegű fekete lyukak közvetlen környezetéről, és több fekete lyukat is lefotózhatunk, mint eddig. A most végzett kísérleti megfigyelésekről a kutatók a The Astronomical Journal című lapban számoltak be.

Illusztráció a mérési elrendezésről, amely a Föld felszínéről valaha készített legnagyobb felbontást eredményezte. (ESO)

Az EHT Együttműködés 2019-ben tette közzé az M87*-ról, az M87 jelű galaxis központjában lévő szupernagy tömegű fekete lyukról készített felvételt, amelyet 2022-ben a Tejútrendszer központjában található Sgr A* jelű fekete lyukról készített kép követett. A felvételeket a több rádiótávcső-hálózat összekapcsolásával létrehozott, úgynevezett nagyon hosszú bázisvonalú interferométeres (VLBI) hálózatnak köszönhetjük, amely egyetlen, Föld méretű virtuális teleszkópként működött.

Ha nagyobb felbontású képeket szeretnének készíteni, a csillagászok általában nagyobb teleszkópokat használnak, vagy több, egymástól távol elhelyezkedő teleszkópból álló, együtt interferométert alkotó távcsőhálózat segítségét veszik igénybe. Mivel azonban az Eseményhorizont Távcsővel (EHT) már elértük a „Föld méretű” obszervatórium álmát, a földi megfigyelések fejlesztéséhez más megközelítésre volt szükség. Egy teleszkóp felbontását azzal is megnövelhetjük, ha rövidebb hullámhosszokat vizsgálunk vele – ezt próbálta ki az EHT Együttműködés.

„Az Eseményhorizont Távcsővel 1,3 milliméteres hullámhosszon rögzítettük az első képeket a fekete lyukakról, de a felvételeken látszó fényes gyűrű, amit a fekete lyuk gravitációja által meghajlított fény hoz létre, még itt is homályos volt, mert csak ilyen felbontású képeket készíthettünk.” – mondta Alexander Raymond, a kutatás egyik vezetője. „0,87 milliméteren a képek élesebbek és részletgazdagabbak lesznek, ami valószínűleg új jellemzőket fog felfedni, olyanokat is, amiket korábban már sejtettünk, de olyanokat is, amelyeket nem.”

Az EHT Együttműködés távoli, fényes galaxisokról végzett teszt megfigyeléseket 0,87 mm-es hullámhosszon. A teljes EHT hálózat helyett az ALMA rádiótávcső-hálózatot, az Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) mikrohullámú rádiótávcsövet, a 30 méteres spanyolországi IRAM rádiótávcsövet, a franciaországi NOEMA rádiótávcső-hálózatot, valamint a Grönland Teleszkópot és a hawaii Szubmilliméteres Hálózatot vették igénybe.

Az EHT kísérleti megfigyelésében résztvevő obszervatóriumok elhelyezkedése. (ESO)

A kísérletben a kutatók 19 mikroívmásodperces felbontás mellett végeztek megfigyeléseket, vagyis a legnagyobb felbontással, amit valaha elértek a Föld felszínéről. Képeket azonban egyelőre nem tudtak készíteni: bár több távoli galaxis sugárzását érzékelték, nem használtak elegendő antennát ahhoz, hogy az adatokból pontos képet konstruálhattak volna.

A technikai tesztnek köszönhetően új lehetőségek nyíltak a fekete lyukak tanulmányozására. Az EHT teljes hálózatával akár 13 mikroívmásodperces részleteket is láthatunk, ami olyan, mintha a Földről egy üdítős palack kupakját figyelnénk meg a Hold felszínén. 0,87 mm-es hullámhosszon 50 százalékkal nagyobb felbontású felvételeket készíthetünk, mint az M87*-ról és az SgrA*-ról nemrég közzétett 1,3 milliméteres képeké. Ezenkívül képesek lehetünk távolabbi, kisebb és halványabb fekete lyukak tanulmányozására is.

Fekete lyuk különböző hullámhosszokon (számítógépes szimuláció, ESO).

„A környező gáz különböző hullámhosszokon történő vizsgálatával megtudhatjuk, hogyan vonzzák és falják fel az anyagot a fekete lyukak, és hogyan képesek olyan hatalmas sugárnyalábokat kilövellni, amelyek galaktikus távolságokat szelnek át.” – mondta a kutatás másik vezetője, Sheperd Doeleman.

Ez az első alkalom, hogy a VLBI hálózat technikáját sikeresen alkalmazták 0,87 milliméteres hullámhosszon. A lehetőség már korábban is fennállt, de a felmerülő problémák kiküszöböléséhez időre és technológiai fejlődésre volt szükség. A légkörben lévő vízgőz sokkal erősebben nyeli el a 0,87 milliméteres hullámhosszú sugárzást, mint az 1,3 milliméterest, ami megnehezíti a földfelszíni teleszkópok dolgát. A rövidebb hullámhosszokon végzett megfigyelés elé akadályt állít az egyre erősebb légköri turbulencia és a nagyobb elektromágneses zaj is, így lassan haladt a fejlődés a szubmilliméteres tartomány határát átlépő hullámhosszok terén. Az új megfigyelések viszont egyértelműen bizonyítják a sikert.

Az eredményeket közlő tanulmány itt érhető el.

Forrás: ESO