Quali sono le considerazioni pratiche per il rilevamento radioastronomico nel cortile dei buchi neri?


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Evidentemente, osservazione diretta di un buco nero per un astronomo dilettante, come descritto per ciò che i professionisti fanno nella domanda "Come si trovano i buchi neri?" sarebbe quasi impossibile, quindi le osservazioni si baserebbero sui loro effetti sulla materia circostante (in particolare, dischi di accrescimento e getti) e più probabilmente sulla rilevazione dei segnali di radiazione.

Dato che sono note le posizioni di molti buchi neri, quali considerazioni pratiche dovrebbe prendere in considerazione un radioastronomo nel cortile per tentare di rilevare i buchi neri?

La rilevazione radioastronomica amatoriale delle pulsar e dei lampi di raggi gamma è discussa praticamente in Introduzione alla radioastronomia (Society of Radio Astronomers), questa domanda è vedere quali considerazioni pratiche sarebbero necessarie per estendere quelle tecniche al rilevamento dei buchi neri.


Direi che le caselle di errore sono troppo grandi per vedere uno dei comportamenti interessanti che mostrano i BH. Ad esempio, Cyg A sarebbe probabilmente solo una grossa chiazza emittente radio e i lobi non sarebbero distinguibili.
Manishearth,

@Manishearth puoi ottenere riferimenti e scriverlo come risposta?

Risposte:


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La casella di risoluzione / errore. La radioastronomia è sempre stata ostacolata dalla risoluzione, perché è inversamente proporzionale alla dimensione del telescopio e realizzare telescopi più grandi (anche con l'interferometria) non è sempre facile. Nessuna quantità di tecnologia moderna può sostituire un grande diametro effettivo. (Quando dico efficace includo qui l'interferometria; in entrambi i casi è necessario ampliare un'area).

Diamo un'occhiata al documento iniziale 1 di Reber in cui ha mappato per la prima volta il cielo:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Nel diagramma a sinistra, dall'alto verso il basso, i tre picchi della mappa di contorno sono Cas A , Cyg A , e infine Sgr A . Gli ultimi due hanno origini buco nero, il primo è un residuo di supernova.

Il potere risolutivo del telescopio di Reber qui sembra essere stato di 6 gradi, con un diametro di 31,4 piedi (e si è concentrato su una lunghezza d'onda di 1,9 m).

Ora, secondo il criterio di Rayleigh, la risoluzione angolare è proporzionale alla lunghezza d'onda divisa per il diametro. Come accennato in precedenza, questo è il principale fattore limitante per i radioastronomi e sarà ciò che impedisce ai radioastronomi dilettanti di realizzare grandi telescopi: i dilettanti di solito non hanno acri o terreni in cui costruire un buon interferometro (per non parlare della precisione), e single i telescopi non possono essere ingranditi troppo da un dilettante. Si può notare che sto citando osservazioni piuttosto vecchie qui, su vecchi telescopi; tuttavia dato che la tecnologia della radioastronomia non è cambiata quasi quanto le dimensioni , dovrebbe essere OK per confrontare i telescopi amatoriali con i telescopi più piccoli del passato.

Ora, Cyg A è stato il primo ad essere identificato come un buco nero, anche se la luminosità radio di Sgr A è stata scoperta allo stesso tempo. Sto concentrando il resto della mia analisi su Cyg A per questo motivo, poiché è ovvio che il primo BH confermato dalle fonti radio più luminose avrebbe indicatori più importanti che si tratta di un buco nero.

Diamo un'occhiata a Cyg A con una risoluzione migliore:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

(Da questo documento 2 , utilizzando l' array da 5 km )

Si noti che il blob nero al centro è la galassia reale (probabilmente una fotografia ottica sovrapposta alla mappa dei contorni).

Possiamo vedere che i lobi sono larghi meno di un minuto. (La galassia attuale è larga circa 50 secondi d'arco )

Per me, la cosa più interessante che si vorrebbe vedere qui sono i getti di gas provenienti dalla galassia centrale. Come menzionato nella mia risposta qui , questi getti di gas emettitori di radio sono in una linea costante per migliaia di anni luce, indicando che provengono da una sorta di giroscopio cosmico che è rimasto stabile per molto tempo. Tuttavia, anche con il telescopio Ryle le persone del 1969 non riuscirono a farne una foto; solo un leggero accenno della loro esistenza dalla forma dei lobi.

Va bene, quindi niente getti di gas. Cos'altro può indicare un buco nero? Potrebbero provare a guardare i lobi stessi. Non indicano direttamente l'esistenza di un buco nero, ma la loro forma suggerisce che si formano da getti (questo è praticamente in retrospettiva).

Tuttavia, con dimensioni del lobo inferiori a un minuto d'arco, neanche un dilettante può arrivare qui. È possibile che un telescopio amatoriale davvero bravo riesca a notare che ci sono due lobi, ma per quanto ne so non c'è molto altro.

Le altre parti interessanti sarebbero la galassia centrale stessa, ma è troppo piccola. Nella regione ottica si può avere la possibilità di vedere le "galassie in collisione" di Baade ( sembra solo una coppia di galassie in collisione). Gli effetti gravitazionali (lente, ecc.) Sono davvero visibili solo nell'ottico e oltre, perché sia ​​visibile alla radio avremmo bisogno di essere molto fortunati e avere un enorme passaggio di sorgente radio dietro Cyg A - che non accadrà presto.


Sono abbastanza sicuro che un'analisi simile funzionerebbe per Sgr A o per qualsiasi altro candidato al buco nero; i getti di gas sarebbero troppo piccoli per una risoluzione di radiofrequenza amatoriale e gli effetti gravitazionali del buco nero funzionerebbero bene solo nelle frequenze ottiche e dei raggi X.

1. Reber, G. (1944). Statico Cosmico. The Astrophysical Journal , 100, 279.

2. Mitton, S., & Ryle, M. (1969). Osservazioni ad alta risoluzione di Cygnus A a 2,7 GHz e 5 GHz. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , 146, 221.


1

un altro problema per un dilettante in cerca di buchi neri è che la firma rivelatrice di un buco nero, che si presenta sotto forma di continue o esplosioni di raggi X e raggi gamma, non può essere osservata dalla superficie della Terra, perché l'atmosfera (per fortuna ) ci protegge da questo tipo di cose.

Trasparenza dell'atmosfera terrestre allo spettro EM

Ecco perché devi andare nello spazio o sulla superficie di un pianeta senza atmosfera (la Luna sarebbe adatta, anche Marte dovrebbe fare, poiché la pressione atmosferica è di 6 millibar e i raggi spaziali arrivano fino al superficie, rispetto ai 700-1000 millibar sulla Terra a livello del mare), oppure invia il tuo telescopio spaziale, come artisti del calibro di

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

http://chandra.harvard.edu/

e specialmente

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

Nustar: consegna dei prodotti radiografici.

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