Uma nova técnica poderosa está pronta para revolucionar como os astrônomos observam buracos negros, produzindo imagens nítidas e multicoloridas que poderiam revelar sua evolução dinâmica em tempo actual.
Ao compensar a atmosfera turbulenta da Terra, a técnica – chamada de transferência de fase de frequência (FPT) – permite que os cientistas usando o world Telescópio de horizonte de eventos (EHT) Matriz para ver detalhes mais finos e recursos mais fracos de objetos cósmicos (como buracos negros) do que nunca. Esse método também melhora a frequência das observações, expandindo a janela de observação limitada do EHT, permitindo que os cientistas criem potencialmente “filmes” com lapso de tempo de atividade do buraco negro.
Uma equipe internacional de pesquisadores colocou essa nova técnica à prova usando três dos 12 telescópios pertencentes à matriz EHT, incluindo o telescópio Iram de 30 metros no topo do Pico Veleta na Espanha e o telescópio de James Maxwell e observadores de matriz de submilímetro no Havaí, de acordo com uma declaração Do Centro de Astrofísica da Harvard & Smithsonian (CFA).
O desafio de observar o cosmos com telescópios terrestres começa com Atmosfera da Terraque distorce ondas de rádio provenientes do espaço, de acordo com Sara Issaoun, principal autora do novo estudo e um astrônomo do CFA. Essas distorções são especialmente problemáticas em frequências mais altas, como a banda de 230 gigahertz (GHZ) – também conhecida como banda de milímetro, que o EHT usa atualmente – onde os sinais são rapidamente embaralhados por turbulência atmosférica e vapor de água. Como resultado, os dados podem ser coletados apenas em períodos de tempo curto, limitando a sensibilidade e dificultando a detecção de sinais fracos.
A técnica FPT funciona aproveitando o fato de que as variações atmosféricas afetam diferentes frequências de maneiras semelhantes, criando uma correlação mensurável. Ao observar em uma frequência mais baixa, especificamente 86 GHz, que experimenta flutuações atmosféricas mais lentas, os cientistas podem usar esses dados para corrigir as variações mais rápidas e perturbadoras a 230 GHz. Isso permite períodos médios muito mais longos na frequência mais alta, aumentando significativamente a clareza e a sensibilidade do sinal. Esse salto no desempenho pode permitir que o EHT detecte buracos negros e mais finos do que nunca, disse Issaoun ao Area.com.
O EHT é uma rede world de radiotelescópios que usa uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI) para combinar digitalmente observações de todo o mundo. Atualmente, o EHT está operacional apenas por cerca de 10 dias a cada abril, quando as condições climáticas se alinham nos telescópios generalizados. Com o FPT, os astrônomos poderiam estender bastante essa janela, abrindo oportunidades para observar buracos negros com mais common e flexibilidade, mesmo sob condições climáticas menos do que ideais.
Esse aumento da cadência é essencial para um objetivo importante para o EHT: transformar imagens estáticas de buracos negros no cinema Isso mostra como eles mudam com o tempo. Como a maioria dos buracos negros evolui lentamente, observações repetidas são essenciais para rastrear como a matéria gira em torno deles, como jatos de materials são lançados e como os campos magnéticos mudam. Ao observar com mais frequência ao longo do ano, o EHT seria capaz de assistir os buracos negros mudando com o tempo – potencialmente capturando fenômenos em tempo actual pela primeira vez, observou Issaoun.
Para tornar isso possível, os telescópios na matriz EHT estão sendo atualizados para apoiar observações simultâneas em várias frequências. Isso inclui adicionar receptores para a banda de 86 GHz. No entanto, nem todo telescópio Na matriz precisa ser equipada com o novo receptor para que o FPT seja eficaz. Mesmo a implementação parcial pode melhorar o desempenho da rede completa, pois todos os telescópios funcionam em conjunto para criar uma imagem completa de um alvo cósmico. Embora as atualizações de {hardware} necessárias sejam relativamente pequenas, cada telescópio possui restrições técnicas únicas, apresentando desafios para a implementação, de acordo com a Issaoun.
Além de aumentar o desempenho, essa técnica também adiciona uma nova camada de complexidade às próprias imagens. Com várias faixas de frequência, os pesquisadores podem sobrepor dados em cores diferentes para revelar estruturas mais detalhadas ao redor de um buraco negro. Essas imagens multiband ajudarão a separar recursos como gás em turbilhão e Campos magnéticospintando um retrato multidimensional mais dinâmico de ambientes de buracos negros.
Por fim, a técnica de FPT poderia permitir que o EHT não apenas veja buracos negros com mais clareza, mas também com mais frequência, desbloqueando uma nova period de ciência do buraco negro.
As descobertas iniciais da equipe foram publicado em 26 de março no diário astronômico. Os pesquisadores trabalham continuamente no desenvolvimento de todo o potencial da rede EHT e exploram recursos ainda mais altos de frequência-como 345 GHz-que podem complementar ainda mais as observações multiband.
