สิ่งที่ควรคำนึงถึงในทางปฏิบัติสำหรับการตรวจจับคลื่นวิทยุในสนามหลังบ้านของหลุมดำคืออะไร?

เห็นได้ชัดว่าการสังเกตหลุมดำโดยตรงสำหรับนักดาราศาสตร์สมัครเล่นเช่นอธิบายถึงสิ่งที่มืออาชีพทำในคำถาม"หลุมดำจะพบได้อย่างไร" จะอยู่ใกล้กับสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ดังนั้นการสังเกตจะขึ้นอยู่กับผลกระทบของสสารรอบตัว (โดยเฉพาะดิสก์เพิ่มและเจ็ตส์) และมีแนวโน้มที่จะตรวจจับสัญญาณรังสีได้มากขึ้น

เนื่องจากที่ตั้งของหลุมดำจำนวนมากเป็นที่รู้จักการพิจารณาในทางปฏิบัติที่นักดาราศาสตร์วิทยุสนามหลังบ้านจำเป็นต้องพิจารณาเพื่อพยายามตรวจจับหลุมดำ

การตรวจจับคลื่นวิทยุดาราศาสตร์สมัครเล่นของพัลซาร์และรังสีแกมม่าถูกกล่าวถึงในทางปฏิบัติเกี่ยวกับดาราศาสตร์วิทยุเบื้องต้น (Society of Radio Astronomers) คำถามนี้คือการเห็นว่าการพิจารณาเชิงปฏิบัติจะต้องใช้เพื่อขยายเทคนิคเหล่านั้นเพื่อตรวจจับหลุมดำ

กล่องความละเอียด / ข้อผิดพลาด กัมมันตภาพรังสีมักถูกขัดขวางโดยความละเอียดเนื่องจากมันเป็นสัดส่วนผกผันกับขนาดของกล้องโทรทรรศน์และการสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดใหญ่กว่า ไม่มีเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่สามารถทดแทนเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพได้ (เมื่อฉันบอกว่ามีประสิทธิภาพฉันรวมถึงอินเตอร์เฟอโรเมทอยู่ที่นี่ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่เพื่อสร้างต่อไป)

ลองดูที่กระดาษเริ่มต้นของ Reber ¹ที่เขาทำแผนที่เป็นครั้งแรก:

ในแผนภาพด้านซ้ายจากด้านบนลงมาสามยอดในโครงร่างแผนที่จะCas , Cygและในที่สุดก็Sgr สองหลังมีต้นกำเนิดหลุมดำอดีตเป็นซูเปอร์โนวาที่เหลือ

พลังการแก้ไขของกล้องโทรทรรศน์ของ Reber ที่นี่ดูเหมือนจะเป็น 6 องศาและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 31.4 ฟุต (และเขามุ่งเน้นที่ความยาวคลื่น 1.9m)

ตอนนี้ตามเกณฑ์ของ Rayleigh ความละเอียดเชิงมุมจะแปรผันตามความยาวคลื่นที่หารด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง ดังกล่าวก่อนหน้านี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ จำกัด สำหรับ radioastronomers และจะเป็นสิ่งที่ทำให้ radioastronomers มือสมัครเล่นจากการสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ดี - มือสมัครเล่นมักจะไม่มีเอเคอร์หรือที่ดินที่สร้าง interferometer ที่ดี (ให้อยู่คนเดียวความแม่นยำ) และเดี่ยว - กล้องโทรทรรศน์ไม่สามารถทำให้ใหญ่เกินไปโดยมือสมัครเล่น บางคนอาจสังเกตเห็นว่าฉันกำลังอ้างถึงการสังเกตที่ค่อนข้างเก่าที่นี่ในกล้องโทรทรรศน์เก่า อย่างไรก็ตามเนื่องจากเทคโนโลยีคลื่นวิทยุไม่ได้เปลี่ยนแปลงเกือบเท่าขนาดมันควรจะตกลงเพื่อเปรียบเทียบกล้องโทรทรรศน์มือสมัครเล่นกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กในอดีต

ตอนนี้ Cyg A เป็นหลุมแรกที่ถูกระบุว่าเป็นหลุมดำแม้ว่าความสว่างของคลื่นวิทยุของ Sgr A จะถูกค้นพบในเวลาเดียวกัน ฉันกำลังมุ่งเน้นการวิเคราะห์ที่เหลือของฉันไปที่ Cyg A ด้วยเหตุผลนี้เนื่องจากเหตุผลที่ว่าการยืนยัน BH ครั้งแรกจากแหล่งวิทยุที่สว่างกว่านั้นจะมีตัวบ่งชี้ที่เด่นชัดกว่าว่ามันเป็นหลุมดำ

มาดู Cyg A ที่มีความละเอียดดีกว่า:

(จากบทความนี้²โดยใช้อาร์เรย์ 5km )

โปรดทราบว่าหยดสีดำที่อยู่ตรงกลางเป็นกาแลคซีที่เกิดขึ้นจริง (อาจเป็นภาพถ่ายออปติคัลซ้อนทับบนแผนที่รูปร่าง)

เราจะเห็นว่ากลีบนั้นกว้างน้อยกว่าหนึ่งนาที (กาแลคซีที่เกิดขึ้นจริงนั้นกว้างประมาณ50 อาร์ควินาที )

สำหรับฉันสิ่งที่น่าสนใจที่สุดที่ใคร ๆ อยากจะเห็นก็คือไอพ่นก๊าซที่มาจากกาแลคซีกลาง ดังที่ได้กล่าวไว้ในคำตอบของฉันที่นี่เจ็ตส์เปล่งก๊าซที่เปล่งคลื่นวิทยุเหล่านี้อยู่ในแนวมั่นคงตลอดหลายพันปีแสงแสดงว่าพวกมันมาจากการหมุนวนของจักรวาลบางชนิดที่คงตัวมานานมาก อย่างไรก็ตามถึงแม้จะมีกล้องโทรทรรศน์ Ryle คนก็อาจไม่สามารถเห็นภาพของพวกเขาได้ เพียงเล็กน้อยจากการมีอยู่ของพวกเขาจากรูปร่างของก้อน

เอาล่ะไม่มีไอพ่นแก๊ส มีอะไรอีกที่บ่งบอกถึงหลุมดำ? พวกเขาสามารถลองดูที่ติ่งเอง พวกเขาไม่ได้บ่งบอกถึงการมีอยู่ของหลุมดำโดยตรง แต่รูปร่างของพวกมันบ่งบอกถึงการก่อตัวขึ้นมาจากเครื่องบินไอพ่น

อย่างไรก็ตามด้วยขนาดพูน้อยกว่าหนึ่งนาทีอาร์คก็มีมือสมัครเล่นไม่มากก็สามารถมาที่นี่ได้เช่นกัน เป็นไปได้ว่ากล้องโทรทรรศน์มือสมัครเล่นที่ดีจริง ๆ เพียงแค่จะสังเกตเห็นว่ามีสองแฉก แต่ไม่มากเท่าที่ฉันสามารถบอกได้

ส่วนที่น่าสนใจอื่น ๆ น่าจะเป็นกาแลคซีกลาง แต่มันเล็กเกินไป ในเขตแสงหนึ่งอาจมีโอกาสเห็น "กาแลคซีชน" ของ Baade ( ดูเหมือนจะเป็นเพียงกาแลคซีที่ชนกันคู่หนึ่ง) เอฟเฟกต์ความโน้มถ่วง (การเปลี่ยนเลนส์เป็นต้น) สามารถมองเห็นได้เฉพาะในออปติคัลและอื่น ๆ เพื่อให้สามารถมองเห็นได้ในวิทยุเราจะต้องโชคดีมากและมีแหล่งวิทยุขนาดใหญ่ผ่าน Cyg A - ไม่เกิดขึ้นเร็ว ๆ นี้

ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าการวิเคราะห์ที่คล้ายกันจะใช้ได้กับ Sgr A หรือผู้สมัครหลุมดำอื่น ไอพ่นก๊าซจะเล็กเกินไปสำหรับการแก้ปัญหาคลื่นวิทยุสมัครเล่นและผลกระทบความโน้มถ่วงของหลุมดำจะทำงานได้ดีในความถี่แสงและรังสีเอกซ์เท่านั้น

^{1. Reber, G. (1944) จักรวาลคงที่ วารสาร Astrophysical , 100, 279}

^{2. Mitton, S. , & Ryle, M. (1969) การสำรวจความละเอียดสูงของ Cygnus A ที่ 2. 7 GHz และ 5 GHz ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์แห่งชาติ , 146, 221}

ปัญหาอีกประการหนึ่งสำหรับมือสมัครเล่นที่กำลังมองหาหลุมดำก็คือลายมือชื่อปากหลุมที่มาในรูปแบบของรังสีเอกซ์และรังสีแกมม่าอย่างต่อเนื่องหรือการระเบิดของรังสีเอกซ์ไม่สามารถสังเกตได้จากพื้นผิวโลกเพราะบรรยากาศ (ขอบคุณโชคดี ) ปกป้องเราจากสิ่งต่างๆ

นั่นคือเหตุผลที่คุณต้องไปในอวกาศหรือบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ (ดวงจันทร์น่าจะเหมาะสมดาวอังคารก็ควรจะทำได้เช่นกันเนื่องจากความดันบรรยากาศคือ 6 มิลลิลิบิตและรังสีอวกาศมาถึง พื้นผิวเมื่อเทียบกับ 700-1,000 millibars บนโลกที่ sealevel) หรือส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศของคุณเองเช่นไลค์ของ

http://xmm.esac.esa.int/ XMM นิวตัน

http://chandra.harvard.edu/

และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง

http://www.nasa.gov/mission_pages/nustar/main/index.html

Nustar - ส่งมอบสินค้า X-ray