Jakie są praktyczne względy przy wykrywaniu czarnych dziur przez radioastronomię na podwórku?

Najwyraźniej bezpośrednia obserwacja czarnej dziury dla astronoma-amatora, taka jak opisana dla specjalistów w pytaniu „Jak znaleźć czarne dziury?” byłoby prawie niemożliwe, więc obserwacje byłyby oparte na ich oddziaływaniu na otaczającą materię (konkretnie dyski akrecyjne i strumienie) i bardziej prawdopodobne wykrycie sygnałów promieniowania.

Biorąc pod uwagę, że lokalizacje wielu czarnych dziur są znane, jakie praktyczne względy musiałby rozważyć radio-astronom z podwórka, aby spróbować wykryć czarne dziury?

Amatorskie radioastronomiczne wykrywanie pulsarów i rozbłysków gamma zostało omówione praktycznie we wstępie do Radio Astronomy (Society of Radio Astronomers), to pytanie ma na celu sprawdzenie, jakie praktyczne rozważenia byłyby potrzebne, aby rozszerzyć te techniki na wykrywanie czarnych dziur.

Pole rozdzielczości / błędu. Rozdzielczość zawsze utrudniała radioastronomię, ponieważ jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości teleskopu, a tworzenie większych teleskopów (nawet przy interferometrii) nie zawsze jest łatwe. Żadna ilość nowoczesnych technologii nie może zastąpić dużej średnicy efektywnej. (Kiedy mówię, że jestem skuteczny , włączam tutaj interferometrię; w każdym razie trzeba mieć duży obszar do zbudowania).

Rzućmy okiem na pierwszą pracę Rebera ^{1, w} której po raz pierwszy zmapował niebo:

Na wykresie po lewej, z góry na dół, trzy piki na mapie konturu są Cas , Cyg i wreszcie Sgr A . Te dwa ostatnie mają pochodzenie z czarnej dziury, pierwszy to pozostałość po supernowej.

Wydaje się, że moc rozdzielcza teleskopu Rebera wynosiła 6 stopni, a jego średnica wynosiła 31,4 stopy (a on skupił się na długości fali 1,9 m).

Teraz, według kryterium Rayleigha, rozdzielczość kątowa jest proporcjonalna do długości fali podzielonej przez średnicę. Jak wspomniano wcześniej, jest to główny czynnik ograniczający dla radioastronomów, i to właśnie powstrzymuje amatorskich radioastronomów przed tworzeniem świetnych teleskopów - amatorzy zwykle nie mają akrów ani gruntów, na których mogliby zbudować dobry interferometr (nie mówiąc już o precyzji) i pojedyncze -Dish teleskopy nie mogą być zbyt duże przez amatora. Można zauważyć, że przytaczam tu raczej stare spostrzeżenia na starych teleskopach; jednak biorąc pod uwagę, że technologia radioastronomii nie zmieniła się tak bardzo jak wielkość , porównanie teleskopów amatorskich z mniejszymi teleskopami z przeszłości powinno być w porządku.

Teraz Cyg A był pierwszym, który został zidentyfikowany jako czarna dziura, mimo że jasność radiowa Sgr A została odkryta w tym samym czasie. Z tego powodu koncentruję resztę mojej analizy na Cyg A. A to dlatego, że pierwsze potwierdzone BH z jaśniejszych źródeł radiowych będzie miało bardziej widoczne wskaźniki, że jest to czarna dziura.

Rzućmy okiem na Cyg A o lepszej rozdzielczości:

(Z tego artykułu ² , przy użyciu tablicy 5 km )

Zauważ, że czarna kropla pośrodku to rzeczywista galaktyka (prawdopodobnie fotografia optyczna nałożona na mapę konturową).

Widzimy, że płaty mają mniej niż minutę szerokości. (Rzeczywista galaktyka ma szerokość około 50 sekund łukowych )

Dla mnie najbardziej interesującą rzeczą, którą chcielibyśmy tutaj zobaczyć, są strumienie gazu pochodzące z centralnej galaktyki. Jak wspomniano w mojej odpowiedzi tutaj , te emitujące fale radiowe strumienie gazu są w stałej linii przez tysiące lat świetlnych, co wskazuje, że pochodzą one z jakiegoś kosmicznego żyroskopu, który był stabilny przez bardzo długi czas. Jednak nawet z teleskopem Ryle ludzie z 1969 roku nie mogli ich zrobić; tylko niewielka wskazówka ich istnienia z kształtu płatów.

W porządku, więc nie ma strumieni gazu. Co jeszcze może wskazywać na czarną dziurę? Mogliby spróbować spojrzeć na same płaty. Nie wskazują bezpośrednio na istnienie czarnej dziury, ale ich kształt wskazuje na to, że są one formowane z dżetów (jest to z perspektywy czasu).

Jednak przy wymiarach płatów krótszych niż minuta łuku nie ma tu też wiele miejsca dla amatora. Możliwe, że naprawdę dobry teleskop amatorski po prostu zauważy, że istnieją dwa płaty, ale o ile wiem, niewiele więcej.

Innymi interesującymi fragmentami byłaby sama galaktyka środkowa, ale jest ona zbyt mała. W obszarze optycznym można mieć szansę zobaczyć „zderzające się galaktyki” Baade'a ( wygląda tylko jak para zderzających się galaktyk). Efekty grawitacyjne (soczewki itp.) Są naprawdę widoczne tylko w optyce i poza nią, aby być widocznym w radiu, musielibyśmy mieć szczęście i mieć ogromne źródło radiowe za Cygiem A - co nie nastąpi w najbliższym czasie.

Jestem prawie pewien, że podobna analiza zadziałałaby dla Sgr A lub innego kandydata na czarną dziurę; strumienie gazu byłyby zbyt małe dla amatorskiej rozdzielczości częstotliwości radiowej, a efekty grawitacyjne czarnej dziury działałyby dobrze tylko w zakresie częstotliwości optycznych i rentgenowskich.

^{1. Reber, G. (1944). Kosmiczny statyczny. The Astrophysical Journal , 100, 279.}

^{2. Mitton, S., i Ryle, M. (1969). Obserwacje Cygnusa A w wysokiej rozdzielczości przy 2,7 ​​GHz i 5 GHz. Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society , 146, 221.}

Innym problemem dla amatora szukającego czarnych dziur jest to, że charakterystycznej sygnatury czarnej dziury, występującej w postaci ciągłych lub rozbłysków promieni X i gamma, nie można zaobserwować z powierzchni Ziemi, ponieważ atmosfera (na szczęście ) chroni nas przed tego rodzaju rzeczami.

Właśnie dlatego musisz lecieć w kosmosie lub na powierzchni planety bez atmosfery (Księżyc byłby odpowiedni, Mars powinien zrobić to samo, ponieważ ciśnienie atmosferyczne wynosi tam 6 milibarów, a promienie kosmiczne docierają aż do powierzchni, w porównaniu do 700-1000 milibarów na Ziemi przy morzu), lub wyślij swój własny teleskop kosmiczny, taki jak

http://xmm.esac.esa.int/ XMM Newton

http://chandra.harvard.edu/

a szczególnie

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

Nustar - dostarczanie towarów rentgenowskich.