Was sind praktische Erwägungen für die radioastronomische Erkennung von Schwarzen Löchern im Hinterhof?

Das Auflösungs-/Fehlerfeld. Die Radioastronomie wurde schon immer durch die Auflösung behindert, da sie umgekehrt proportional zur Größe des Teleskops ist und die Herstellung größerer Teleskope (selbst mit Interferometrie) nicht immer einfach ist. Keine noch so moderne Technologie kann einen großen effektiven Durchmesser ersetzen. (Wenn ich effektiv sage, schließe ich hier Interferometrie ein; so oder so braucht man eine große Fläche, auf der man aufbauen kann).

Werfen wir einen Blick auf Rebers erste Arbeit ¹ , in der er zum ersten Mal den Himmel kartiert hat:

Im linken Diagramm sind von oben nach unten die drei Spitzen in der Konturkarte Cas A , Cyg A und schließlich Sgr A . Die beiden letzteren haben ihren Ursprung in Schwarzen Löchern, ersteres ist ein Supernova-Überrest.

Das Auflösungsvermögen von Rebers Teleskop hier scheint 6 Grad gewesen zu sein, und es hatte einen Durchmesser von 31,4 Fuß (und er fokussierte auf eine Wellenlänge von 1,9 m).

Nun ist nach dem Rayleigh-Kriterium die Winkelauflösung proportional zur Wellenlänge dividiert durch den Durchmesser. Wie bereits erwähnt, ist dies der größte einschränkende Faktor für Radioastronomen und wird Amateur-Radioastronomen davon abhalten, großartige Teleskope zu bauen – Amateure haben normalerweise keine Hektar oder Land, um ein gutes Interferometer zu bauen (geschweige denn die Präzision), und Single -Tischteleskope können von einem Amateur nicht zu groß gemacht werden. Man merkt vielleicht, dass ich hier ziemlich alte Beobachtungen an alten Teleskopen zitiere; Da sich die Radioastronomie -Technologie jedoch nicht annähernd so stark verändert hat wie die Größe , sollte es in Ordnung sein, Amateurteleskope mit den kleineren Teleskopen der Vergangenheit zu vergleichen.

Nun war Cyg A das erste, das als Schwarzes Loch identifiziert wurde, obwohl gleichzeitig die Radiohelligkeit von Sgr A entdeckt wurde. Ich konzentriere mich aus diesem Grund auf den Rest meiner Analyse auf Cyg A, da es naheliegend ist, dass das erste bestätigte BH aus den helleren Radioquellen deutlichere Anzeichen dafür haben würde, dass es sich um ein Schwarzes Loch handelt.

Schauen wir uns Cyg A mit einer besseren Auflösung an:

(Aus diesem Papier ² , unter Verwendung des 5-km-Arrays )

Beachten Sie, dass der schwarze Fleck in der Mitte die tatsächliche Galaxie ist (wahrscheinlich ein optisches Foto, das der Konturkarte überlagert ist).

Wir können sehen, dass die Lappen weniger als eine Minute breit sind. (Die eigentliche Galaxie ist etwa 50 Bogensekunden breit )

Das Interessanteste, was man hier sehen möchte, sind für mich die Gasjets, die aus der Zentralgalaxie kommen. Wie in meiner Antwort hier erwähnt , befinden sich diese radioemittierenden Gasstrahlen über Tausende von Lichtjahren in einer stetigen Linie, was darauf hinweist, dass sie von einer Art kosmischem Gyroskop stammen, das sehr lange stabil war. Aber selbst mit dem Ryle-Teleskop konnten die Leute von 1969 kein Bild von ihnen machen; nur ein kleiner Hinweis auf ihre Existenz durch die Form der Lappen.

Okay, also keine Gasdüsen. Was kann noch auf ein Schwarzes Loch hinweisen? Sie könnten versuchen, sich die Lappen selbst anzusehen. Sie weisen nicht direkt auf die Existenz eines Schwarzen Lochs hin, aber ihre Form deutet darauf hin, dass sie aus Jets entstanden sind (das ist ziemlich im Nachhinein).

Aber mit Keulenabmessungen von weniger als einer Bogenminute kann auch ein Laie hier nicht viel herausholen. Es ist möglich, dass ein wirklich gutes Amateurteleskop gerade noch bemerkt, dass es zwei Lappen gibt, aber sonst nicht viel, soweit ich das beurteilen kann.

Die anderen interessanten Teile wären die Zentralgalaxie selbst, aber sie ist zu klein. Im optischen Bereich kann man vielleicht Baades "kollidierende Galaxien" sehen (es sieht nur aus wie ein Paar kollidierender Galaxien). Die Gravitationseffekte (Lensing usw.) sind wirklich nur im Optischen und darüber hinaus sichtbar, damit sie im Radio sichtbar sind, müssten wir sehr viel Glück haben und eine riesige Radioquelle hinter Cyg A vorbeiziehen lassen – das wird nicht so schnell passieren.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass eine ähnliche Analyse für Sgr A oder jeden anderen Kandidaten für ein Schwarzes Loch funktionieren würde. Die Gasstrahlen wären zu klein für eine Amateur-Hochfrequenzauflösung, und die Gravitationseffekte des Schwarzen Lochs würden nur bei optischen und Röntgenfrequenzen gut funktionieren.

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

^{2. Mitton, S., & Ryle, M. (1969). Hochauflösende Beobachtungen von Cygnus A bei 2,7 GHz und 5 GHz. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , 146, 221.}

Ein weiteres Problem für einen Amateur, der nach Schwarzen Löchern sucht, besteht darin, dass die verräterische Signatur eines Schwarzen Lochs in Form von kontinuierlichen oder Ausbrüchen von Röntgen- und Gammastrahlen nicht von der Erdoberfläche aus beobachtet werden kann, weil die Atmosphäre (glücklicherweise ) schützt uns vor solchen Sachen.

Deshalb müssen Sie in den Weltraum gehen oder auf die Oberfläche eines Planeten ohne Atmosphäre (der Mond wäre geeignet, der Mars sollte es auch tun, da der Atmosphärendruck dort 6 Millibar beträgt und die Weltraumstrahlen bis zum Oberfläche, im Vergleich zu 700-1000 Millibar auf der Erde auf Meereshöhe), oder senden Sie Ihr eigenes Weltraumteleskop, wie z

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

http://chandra.harvard.edu/

und speziell

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

Nustar - Lieferung der Röntgengüter.