Wie kann das Event Horizon Telescope Sgr A* abbilden, wenn es nicht von allen Standorten gleichzeitig sichtbar ist?

Ich ging zu https://eventhorizontelescope.org/array und las über die zehn Sites, die als Teil des EHT aufgeführt sind, ich habe unten einen Screenshot von ihnen.

Ich habe ein kleines Skript erstellt, das auch unten mit ungefähren Koordinaten gezeigt wird, und sah, dass Sgr A * bei einer Deklination von etwa -29,5 Grad (Süd) liegt. Ich drehte es um die Erde, berechnete das Skalarprodukt zwischen den Positionsvektoren aller Standorte und allen Normalen, die auf Sgr A* zeigen, während es sich um die Erde dreht.

Dann zeichnete ich für alle zehn Standorte den Höhenwinkel über dem Horizont auf. Ich war ziemlich überrascht!

  1. Sgr A* ist für das Grönland-Teleskop nie über dem Horizont!
  2. Sgr A* ist niemals gleichzeitig für alle verbleibenden neun Teleskope sichtbar

Habe ich einen Fehler gemacht? Wenn nicht, wie kombinieren diese zehn Standorte ihre Daten zum Bild Sgr A*?

Event Horizon Telescope Sichtbarkeit von Sgr A*

Event-Horizon-Teleskop

class Site(object):
    def __init__(self, name, lat, lon, alt):
        self.name = str(name)
        self.lat  = rads * float(lat)
        self.lon  = rads * float(lon)
        self.alt  = km   * float(alt)
        (clat, slat), (clon, slon) = [[f(x) for f in (np.cos, np.sin)] for x in (self.lat, self.lon)]
        self.norm = np.array([clon*clat, slon*clat, slat])

data = (('Northern Extended Millimeter Array', (44.634, 5.908, 2550.)),
        ('IRAM 30 meter telescope', (37.066, -3.393, 2850.)),
        ('The Greenland Telescope now near Thule Air Base', (76.531, -68.703, 10.)),
        ('Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy CARMA', (37.280, -118.142, 2196.)),
        ('Kitt Peak National Observatory 12 meter Submillimeter Telescope (SMT)', (1.9583, -111.5967,  2096.)),
        ('Mt. Graham International Observatory 12 meter ALMA prototye', (32.701, -109.892, 3191.)),
        ('The Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano', (18.985, -97.315, 4600.)),
        ('ALMA', (-22.971, -67.703, 4800.)),
        ('Caltech Submillimeter Observatory', (19.823, -155.476, 4140.)),
        ('South Pole Telescope', (-90.0, 0.0, 2800.)))

# https://eventhorizontelescope.org/array
# https://astronomy.stackexchange.com/questions/26413/math-behind-a-uv-plot-in-interferometry

datadict = dict(data)

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skyfield.api import Topos, Loader, EarthSatellite
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

halfpi, pi, twopi = [f*np.pi for f in (0.5, 1, 2)]
degs, rads = 180/pi, pi/180
km         = 0.001

sites = [Site(a, *b) for a, b in datadict.items()]

Dec = rads * -29.5  # SgrA_star
cDec, sDec = [f(Dec) for f in (np.cos, np.sin)]
th         = twopi * np.linspace(0, 1, 100001)[:-1]
cth, sth   = [f(th) for f in (np.cos, np.sin)]
zth, oth   = np.zeros_like(th), np.ones_like(th)

SgrA_star = np.stack([cDec*cth, cDec*sth, sDec*oth], axis=1)

for site in sites:
    site.elev = np.arcsin(np.dot(SgrA_star, site.norm))

if True:
    for site in sites:
        plt.plot(degs*site.elev)
    plt.plot(zth, '-k', linewidth=2)
    plt.ylim(-90, 90)
    plt.ylabel('elevation (deg)', fontsize=16)
    plt.show()
Ändern Sie besser Ihr Skript für M87!
@RobJeffries ohoh! :-0

Antworten (3)

Ich denke nicht, dass alle Teleskope das Ziel gleichzeitig sehen müssen, wenn Sie davon ausgehen können, dass die Quelle, die Sie beobachten, nur länger auf Zeitskalen variiert, als die Quelle braucht, um von allen Teleskopen sichtbar zu sein. Sicher, die maximale Basislinie, die Sie erhalten können, wird durch das am weitesten entfernte Paar gleichzeitig beobachtender Teleskope definiert, aber das hindert Sie nicht daran, Bilder zusammenzufügen, die zu anderen Zeiten aufgenommen wurden.

Dies ist sehr wahrscheinlich der Grund, warum M87 tatsächlich das erste Bild ist, das von der EHT präsentiert wird. Die Zeitskala für signifikante Schwankungen um dieses (große) Schwarze Loch herum wird einige Zeit in Ordnung sein 2 G M / C 3 , das sind ein paar Tage für das Schwarze Loch M87. Die Abbildung von Sgr A* wird schwieriger (oder zumindest verschwommen) sein, da die Zeitskala der Variabilität Minuten beträgt.

Es sieht so aus (aus dem Datenreduktionspapier ), dass die ersten Schritte darin bestehen, jede Basislinie paarweise zu behandeln (wie ich oben vorgeschlagen habe) und sie dann im gesamten Netzwerk mit den zu diesem Zeitpunkt beobachteten Basislinien zu kombinieren, um Daten zu erhalten bei der (für mich) überraschend hohen Zeitauflösung von 10s.

Nachdem die Daten/Bilder von Sgr A* veröffentlicht wurden ( Akiyama et al. 2022 ), werden die folgenden Informationen offenbart:

EHT-Beobachtungen wurden mit acht Observatorien an sechs Standorten durchgeführt: ALMA und dem Atacama Pathfinder Experiment (APEX) auf dem Llano de Chajnantor in Chile, dem Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT) auf dem Vulkan Sierra Negra in Mexiko, dem James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) und Submillimeter Array (SMA) auf Maunakea in Hawaii, das IRAM 30-m-Teleskop auf Pico Veleta (PV) in Spanien, das Submillimeter Telescope (SMT) auf Mt. Graham in Arizona und das South Pole Telescope (SPT ) in der Antarktis.

Ich denke, Sie müssen gleichzeitig beobachten. Sie möchten tatsächlich die Phase des HF-Signals an jedem Teleskop vergleichen, und die Quelle ist im Laufe der Zeit nicht phasenkorreliert.
@SteveLinton Kleine Bearbeitung - das stimmt insofern, als die maximal erreichbare Basislinie durch gleichzeitige Beobachtung von Teleskopen bestimmt wird.
Danke, ich werde mir das Papier mal anschauen. Ich habe nie über Zeitskalen nachgedacht, das wird mir etwas zum Nachdenken geben.
Ja, dieser Zeitrahmen ist ein zentrales Thema. Danke!

Die kürzlich angekündigten M87-Beobachtungen nutzten nur 8 der 10 Standorte. Dieses Papier enthält dieses Diagramm. Sogar das Südpolinstrument scheint nur zur Kalibrierung verwendet worden zu sein (die gestrichelten Linien).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Danke für deine Antwort, ich werde mal schauen.
Übrigens, ich werde meine Frage so stehen lassen und auf eine Antwort zur Bildgebung von Sgr A* warten. Meine Frage bezieht sich nicht auf etwas Unmittelbares oder Kommendes; Ich bin wirklich daran interessiert, wie sie Sgr A* darstellen werden! Ich werde jedoch eine neue Frage zu M87 stellen und hier zurückverlinken. Danke für die Grafik!
  1. Sgr A* ist für das Grönland-Teleskop nie über dem Horizont!

Nun, Sgr A* ist nicht der einzige Fokus von EHT; Die Website erwähnt, dass sie auch andere Objekte wie die M87-Galaxie in Virgo untersucht , die bei einer Deklination von +12° von Grönland aus sichtbar ist .

  1. Sgr A* ist niemals gleichzeitig für alle verbleibenden neun Teleskope sichtbar

Very Long Baseline Interferometry kombiniert einfach die Ergebnisse der Teleskope, die zu einem bestimmten Zeitpunkt auf ein bestimmtes Ziel gerichtet werden können (und wurden) (plus oder minus ein paar Nanosekunden, da einige Teleskope möglicherweise weiter vom Ziel entfernt sind als andere, und Licht dauert etwas länger oder kürzer, um sie zu erreichen). Es wird also niemals das volle Potenzial aller Teleskope im Array gleichzeitig nutzen.

Am Ort des Korrelators werden die Daten wiedergegeben. Das Timing der Wiedergabe wird gemäß den Atomuhrsignalen auf den (Bänder/Plattenlaufwerke/Glasfasersignal) und den geschätzten Ankunftszeiten des Funksignals an jedem der Teleskope angepasst. Eine Reihe von Wiedergabe-Timings über einen Bereich von Nanosekunden werden normalerweise getestet, bis das richtige Timing gefunden ist.

1) "...kombiniert einfach die Ergebnisse der Teleskope..." wie!? 2) Es sind Millisekunden , weil die Teleskope Zehntausende von Kilometern entfernt sind, nicht Nanosekunden! 3) Das Blockzitat hat mit der Lokalzeitwiederherstellung in Bezug auf jede lokale Atomuhr zu tun, nicht mit der Interferometrie. Siehe Wie implementiert das Event Horizon Telescope die Interferometrie?
Ich muss Sie nicht daran erinnern, dass "Lesen Sie Wikipedia" keine gute Möglichkeit ist, eine Stack Exchange-Frage zu beantworten.
Ich konzentriere mich nur auf (den Teil) Ihrer Frage, die nach der geografischen Konfiguration der Teleskope fragt, denn darauf konzentriert sie sich (siehe z. B. den Titel). Wenn Sie im Detail wissen möchten, wie VLBI funktioniert, sollten Sie wahrscheinlich eine neue Frage stellen.
Ich warte auf eine gute Antwort auf "...wie kombinieren diese zehn Sites ihre Daten, um Sgr A* abzubilden?"
Ich habe das bereits in meinem ersten Kommentar oben erwähnt. Ich habe auch eine Antwort darauf hinzugefügt. Dass man nach "Implementieren der Interferometrie" fragt, und das auf Hardwareebene. Dieser fragt nach "Bildgebung" und das wäre algorithmisch. In beiden Fällen haben die Antworten den Unterschied erkannt und angemessen geantwortet.
Ah, ich habe übersehen, dass du den Kommentar bearbeitet hast.
Wie kann das Event Horizon Telescope Sgr A* abbilden, wenn es nicht von allen Standorten gleichzeitig sichtbar ist?
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