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क्या हबल स्पेस टेलीस्कोप ईएचटी द्वारा देखी गई ब्लैक होल छवि में सुधार करेगा यदि यह टेलीस्कोप की सरणी में शामिल हो जाए?

क्या हबल स्पेस टेलीस्कोप ईएचटी द्वारा देखी गई ब्लैक होल छवि में सुधार करेगा यदि यह टेलीस्कोप की सरणी में शामिल हो जाए?


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मेरा प्रश्न अप्रैल में जारी ब्लैक होल छवि से संबंधित है। जहां तक ​​​​मैं ईएचटी के विचार को समझता हूं, यह कई स्थानों से अवलोकनों को एक त्रिज्या के साथ एक दूरबीन की तरह काम करने के लिए जोड़ता है जो कि सरणी में सबसे दूर के दूरबीनों के बीच की दूरी के बराबर है। इसके अलावा पृथ्वी का वातावरण अवलोकन को प्रभावित करता है, उदा। देरी का परिचय देकर। क्या हबल स्पेस टेलीस्कोप को EHT में जोड़ना फायदेमंद होगा और यदि हाँ, तो HST को अवलोकन सरणी में शामिल क्यों नहीं किया गया?


नहीं, ऐसा नहीं होगा, क्योंकि यह दृश्यमान स्पेक्ट्रम में संचालित होता है और ईएचटी रेडियो दूरबीनों की एक सरणी है। काम करने के लिए "बहुत लंबी बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री" तकनीक के लिए, सभी दूरबीनों को एक ही तरंग दैर्ध्य पर काम करना पड़ता है, क्योंकि संकेतों के संयोजन में यह मापना शामिल है कि विभिन्न दूरबीनों से रेडियो तरंगों की चोटियाँ और गर्त कितनी अच्छी तरह से लाइन अप करते हैं।

आप दृश्यमान स्पेक्ट्रम में वीएलबीआई कर सकते हैं, लेकिन आपको तरंगों का और भी सटीक मिलान करना होगा क्योंकि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य रेडियो तरंगों की तुलना में कम होती है। EHT ने पहले सभी डेटा एकत्र किए, और फिर कंप्यूटर द्वारा इसे संयोजित करने में बहुत समय बिताया, लेकिन डेटा को सिंक करने के लिए बहुत सटीक घड़ियों का उपयोग करना आवश्यक था। हमारे पास प्रकाश के लिए ऐसा करने के लिए पर्याप्त सटीक घड़ियां नहीं हैं, इसलिए कई दूरबीनों के बीच एक सीधा ऑप्टिकल कनेक्शन आवश्यक है। तो अभी तक एक ग्रहव्यापी वीएलबीआई ऑप्टिकल टेलीस्कोप करने का कोई अच्छा तरीका नहीं है।

टिप्पणियों से प्रेरित परिशिष्ट, विशेष रूप से TazAstroSpacial से: ऑप्टिकल प्रकाश के साथ समान रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए, आप बहुत छोटे टेलीस्कोप सरणी का उपयोग कर सकते हैं। मैंने उस तथ्य का उल्लेख नहीं किया क्योंकि मैं सरणी के आकार को समान रखने और बेहतर रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के बारे में सोच रहा था। लेकिन किसी भी मामले में समस्या यह है कि छोटे तरंग दैर्ध्य पर इंटरफेरोमेट्री करने की चुनौतियां छोटे एपर्चर की आवश्यकता के लाभों के मुकाबले ज्यादा हैं। कम से कम कला की वर्तमान स्थिति में।


क्या हबल स्पेस टेलीस्कोप ईएचटी द्वारा देखी गई ब्लैक होल छवि में सुधार करेगा यदि यह टेलीस्कोप की सरणी में शामिल हो जाए? - खगोल विज्ञान

१९ वेधशालाओं से डेटा अब जारी किया जा रहा है जो इस ब्लैक होल और उस प्रणाली में अद्वितीय अंतर्दृष्टि देने का वादा करता है, और आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के परीक्षण में सुधार करने के लिए।

जापान के राष्ट्रीय खगोलीय वेधशाला के काजुहिरो हाडा ने कहा, "हम जानते थे कि ब्लैक होल की पहली प्रत्यक्ष छवि अभूतपूर्व होगी।" द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स डेटा के बड़े सेट का वर्णन करना। "लेकिन इस उल्लेखनीय छवि का अधिकतम लाभ उठाने के लिए, हमें उस समय ब्लैक होल के व्यवहार के बारे में सब कुछ जानने की जरूरत है, जो पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का अवलोकन कर रहा है।"

वीडियो देखने के लिए: https://youtu.be/q2u4eK-ph40
वीडियो कैप्शन: ईएचटी की अब एम८७ की प्रतिष्ठित छवि के साथ शुरुआत करते हुए, एक नया वीडियो दर्शकों को प्रत्येक दूरबीन से डेटा के माध्यम से यात्रा पर ले जाता है। प्रत्येक लगातार फ्रेम डेटा दिखाता है अप्रैल 2017 से दस पैमाने के कई कारकों में, प्रकाश और भौतिक आकार की तरंग दैर्ध्य दोनों। अनुक्रम ब्लैक होल की ईएचटी छवि के साथ शुरू होता है तथा फिर दुनिया भर से अन्य रेडियो टेलीस्कोप सरणियों से छवियों के माध्यम से आगे बढ़ता है, प्रत्येक चरण के दौरान देखने के क्षेत्र में बाहर की ओर बढ़ता है। (वर्गों की चौड़ाई का पैमाना नीचे दाएं कोने में प्रकाश वर्ष में दिया गया है)। इसके बाद, दृश्य दूरबीनों में बदल जाता है जो दृश्य प्रकाश (हबल और स्विफ्ट), पराबैंगनी प्रकाश (स्विफ्ट), और एक्स-रे (चंद्र और नुस्टार) का पता लगाते हैं। स्क्रीन यह दिखाने के लिए विभाजित होती है कि कैसे ये छवियां, जो एक ही समय में समान मात्रा में आकाश को कवर करती हैं, एक दूसरे की तुलना करती हैं। जमीन पर गामा-रे दूरबीन और अंतरिक्ष में फर्मी, इस ब्लैक होल और उसके जेट से क्या पता लगाते हैं, यह दिखाते हुए अनुक्रम समाप्त होता है।

एक सुपरमैसिव ब्लैक होल का विशाल गुरुत्वाकर्षण खिंचाव कणों के जेट को शक्ति प्रदान कर सकता है जो विशाल दूरी पर प्रकाश की गति से लगभग यात्रा करते हैं। एम८७ के जेट रेडियो तरंगों से लेकर दृश्य प्रकाश से लेकर गामा किरणों तक, पूरे विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में प्रकाश उत्पन्न करते हैं। यह पैटर्न हर ब्लैक होल के लिए अलग होता है। इस पैटर्न की पहचान करने से ब्लैक होल के गुणों (उदाहरण के लिए, इसकी स्पिन और ऊर्जा उत्पादन) में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि मिलती है, लेकिन यह एक चुनौती है क्योंकि समय के साथ पैटर्न बदलता है।

वैज्ञानिकों ने इस परिवर्तनशीलता के लिए जमीन और अंतरिक्ष में दुनिया के कई सबसे शक्तिशाली दूरबीनों के साथ प्रेक्षणों का समन्वय करके, स्पेक्ट्रम से प्रकाश एकत्र करके क्षतिपूर्ति की। यह जेट के साथ सुपरमैसिव ब्लैक होल पर अब तक का सबसे बड़ा एक साथ अवलोकन करने वाला अभियान है।

मैकगिल के प्रोफेसर डेरिल हैगार्ड ने स्नातक छात्र होप बॉयस के साथ, चंद्रा एक्स-रे डेटा के अधिग्रहण और विश्लेषण और बहु-तरंग दैर्ध्य अभियान के समन्वय का नेतृत्व करने में मदद की। एक्स-रे डेटा, विशेष रूप से, कोर (ब्लैक होल के पास) और जेट के कुल ऊर्जा उत्पादन को समझने और यह पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण हैं कि ब्लैक होल विस्फोट के बीच में है या शांत अवस्था में है। .

"सौभाग्य से, इन अवलोकनों के दौरान, ब्लैक होल अपेक्षाकृत शांत है, जिससे हमें ब्लैक होल के आसपास के विशिष्ट गर्म सामग्री पर एक नज़र डालने की अनुमति मिलती है," हैगार्ड ने कहा, जो भौतिकी विभाग और मैकगिल स्पेस इंस्टीट्यूट में एसोसिएट प्रोफेसर हैं। मल्टी-मैसेंजर एस्ट्रोफिजिक्स में कनाडा रिसर्च चेयर रखती हैं। "ये अवलोकन हमें उन क्षेत्रों का पहला विस्तृत दृश्य देते हैं जहां जेट और घटना क्षितिज के पास गर्म सामग्री एक साथ जुड़ती है, इस बात की अंतर्दृष्टि प्रदान करती है कि इतना बड़ा जेट (1,000,000 प्रकाश वर्ष में फैला, हाँ, यह एक मिलियन प्रकाश वर्ष है! ) ब्लैक होल द्वारा बनाया जा सकता है जिसका आकार हमारे सौर मंडल (मात्र 0.01 प्रकाश वर्ष) से ​​मेल खाता है।"

डेटा को 32 देशों या क्षेत्रों में फैले लगभग 200 संस्थानों के 760 वैज्ञानिकों और इंजीनियरों की एक टीम द्वारा एकत्र किया गया था, और दुनिया भर की एजेंसियों और संस्थानों द्वारा वित्त पोषित वेधशालाओं का उपयोग किया गया था। अवलोकन मार्च के अंत से अप्रैल 2017 के मध्य तक केंद्रित थे।

प्रत्येक टेलीस्कोप M87 के केंद्र में 6.5 बिलियन-सौर-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के व्यवहार और प्रभाव के बारे में अलग-अलग जानकारी प्रदान करता है, जो पृथ्वी से लगभग 55 मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है।

यह एक साथ, बहु-तरंग दैर्ध्य डेटा सेट शोधकर्ताओं को एक ही समय में ब्लैक होल और उसके विशाल जेट का एक स्नैपशॉट देता है, इसलिए वैज्ञानिक यह देख सकते हैं कि ब्लैक होल और जेट से ऊर्जा और सामग्री कैसे जुड़ी हुई है, बिना किसी भ्रम के परिवर्तनशीलता।

मलेशिया के कुआलालंपुर में मलाया विश्वविद्यालय के सह-लेखक जुआन कार्लोस अल्गाबा ने कहा, "अवलोकन के इस अविश्वसनीय सेट में दुनिया के कई बेहतरीन टेलीस्कोप शामिल हैं।" "यह दुनिया भर के खगोलविदों का विज्ञान की खोज में एक साथ काम करने का एक अद्भुत उदाहरण है।"

आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के परीक्षण में सुधार

पहले परिणाम बताते हैं कि एम८७ के सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास सामग्री द्वारा उत्पादित प्रकाश की तीव्रता अब तक देखी गई सबसे कम थी। इसने ब्लैक होल की छाया को देखने के लिए आदर्श परिस्थितियों का निर्माण किया, साथ ही ब्लैक होल से उन हज़ारों प्रकाश-वर्ष दूर घटना क्षितिज के निकट के क्षेत्रों से प्रकाश को अलग करने में सक्षम होने के कारण।

इन दूरबीनों से डेटा का संयोजन, और वर्तमान (और भविष्य) ईएचटी अवलोकन, वैज्ञानिकों को खगोल भौतिकी के अध्ययन के कुछ सबसे महत्वपूर्ण और चुनौतीपूर्ण क्षेत्रों में जांच की महत्वपूर्ण पंक्तियों का संचालन करने की अनुमति देगा। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिक इन आंकड़ों का उपयोग आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के परीक्षण में सुधार के लिए करने की योजना बना रहे हैं। वर्तमान में, ब्लैक होल के चारों ओर घूमने वाली सामग्री और जेट में नष्ट होने के बारे में अनिश्चितता, विशेष रूप से गुण जो उत्सर्जित प्रकाश को निर्धारित करते हैं, इन जीआर परीक्षणों के लिए एक बड़ी बाधा का प्रतिनिधित्व करते हैं।

अब तक, ब्लैक होल के सभी अवलोकनों ने वैज्ञानिक संदेह की पुष्टि की है कि सामान्य सापेक्षता (जीआर) का सिद्धांत इस "मजबूत गुरुत्वाकर्षण शासन" में काम करता है। इसे और भी मजबूत कथन बनाने और वास्तव में जीआर का परीक्षण करने के लिए, हमें गर्म सामग्री को समझने की आवश्यकता है ब्लैक होल के पास और जेट में बाहर निकाले जाने के लिए, और ऐसा करने के लिए, वैज्ञानिकों को यहां प्रस्तुत किए गए जैसे बहु-तरंगदैर्ध्य अवलोकनों की आवश्यकता है।

ब्रह्मांडीय किरणों की उत्पत्ति को समझना

एक संबंधित प्रश्न जिसे आज के अध्ययन से संबोधित किया गया है, "कॉस्मिक किरणें" नामक ऊर्जावान कणों की उत्पत्ति से संबंधित है, जो लगातार बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी पर बमबारी करते हैं। उनकी ऊर्जा पृथ्वी पर सबसे शक्तिशाली त्वरक, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में उत्पन्न की जा सकने वाली ऊर्जा से एक लाख गुना अधिक हो सकती है। ब्लैक होल से लॉन्च किए गए विशाल जेट, जैसे आज की छवियों में दिखाए गए हैं, को उच्चतम ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों का सबसे संभावित स्रोत माना जाता है, लेकिन विवरण के बारे में कई सवाल हैं, जिसमें सटीक स्थान शामिल हैं जहां कण मिलते हैं त्वरित। क्योंकि ब्रह्मांडीय किरणें अपने टकराव के माध्यम से प्रकाश उत्पन्न करती हैं, उच्चतम-ऊर्जा गामा किरणें इस स्थान को इंगित कर सकती हैं, और नए अध्ययन से संकेत मिलता है कि इन गामा-किरणों को कम से कम 2017 में घटना क्षितिज के पास नहीं बनाया गया है। इस बहस को निपटाने की कुंजी 2018 की टिप्पणियों और इस सप्ताह एकत्र किए जा रहे नए डेटा की तुलना की जाएगी।

एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के सह-लेखक सेरा मार्कोफ ने कहा, "कण त्वरण को समझना वास्तव में ईएचटी छवि के साथ-साथ जेट दोनों को उनके सभी रंगों में समझने के लिए केंद्रीय है।" "ये जेट ब्लैक होल द्वारा छोड़ी गई ऊर्जा को मेजबान आकाशगंगा से बड़े पैमाने पर ले जाने का प्रबंधन करते हैं, जैसे कि एक विशाल पावर कॉर्ड। हमारे परिणाम हमें ले जाने वाली शक्ति की मात्रा और ब्लैक होल के जेट पर पड़ने वाले प्रभाव की गणना करने में मदद करेंगे। इसका पर्यावरण।"

अब नए अवलोकन हो रहे हैं

डेटा के इस नए खजाने का विमोचन ईएचटी के २०२१ ऑब्ज़र्विंग रन के साथ मेल खाता है, जो २०१८ के बाद पहली बार, दुनिया भर में रेडियो व्यंजनों की एक श्रृंखला का लाभ उठाता है। पिछले साल का अभियान COVID-19 महामारी के कारण रद्द कर दिया गया था, और पिछले वर्ष अप्रत्याशित तकनीकी समस्याओं के कारण निलंबित कर दिया गया था। इसी हफ्ते, EHT खगोलविद M87 में सुपरमैसिव ब्लैक होल को फिर से लक्षित कर रहे हैं, जो कि हमारी गैलेक्सी (धनु A* कहलाता है), साथ में छह रातों के लिए कई और दूर के ब्लैक होल हैं। 2017 की तुलना में तीन और रेडियो दूरबीनों को जोड़कर सरणी में सुधार किया गया है: ग्रीनलैंड टेलीस्कोप, एरिज़ोना में किट पीक 12-मीटर टेलीस्कोप, और फ्रांस में नॉर्थर्न एक्सटेंडेड मिलीमीटर एरे (एनओईएमए)।

येल विश्वविद्यालय के सह-लेखक मिस्लाव बालोकोविच ने कहा, "इन आंकड़ों के जारी होने के साथ, अवलोकन की बहाली और एक बेहतर ईएचटी के साथ, हम जानते हैं कि कई रोमांचक नए परिणाम क्षितिज पर हैं।"

अतिरिक्त जानकारी

द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर इन परिणामों का वर्णन यहाँ उपलब्ध है https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abef71।

इस पत्र का नेतृत्व ईएचटी मल्टीवेवलेंथ साइंस वर्किंग ग्रुप के 33 सदस्यों ने किया था, और इसमें निम्नलिखित सहयोगों के सह-लेखक सदस्य शामिल हैं: संपूर्ण घटना क्षितिज टेलीस्कोप सहयोग फर्मी लार्ज एरिया टेलीस्कोप सहयोग एचईएसएस सहयोग मैजिक सहयोग वेरिटास सहयोग और ईएवीएन सहयोग . ईएचटी मल्टीवेवलेंथ साइंस वर्किंग ग्रुप के समन्वयक सेरा मार्कोफ, काज़ुहिरो हाडा और डेरिल हैगार्ड हैं, जिन्होंने जुआन कार्लोस अल्गाबा और मिस्लाव बालोकोविच के साथ मिलकर कागज पर काम का समन्वय किया।

पार्टनर MWL सुविधाओं में शामिल हैं: यूरोपीय वीएलबीआई नेटवर्क (ईवीएन) हाई सेंसिटिविटी एरे (एचएसए) वीएलबीआई रेडियो एस्ट्रोमेट्री का एक्सप्लोरेशन (वीईआरए) कोरिया वीएलबीआई नेटवर्क (केवीएन) पूर्वी एशियाई वीएलबीआई नेटवर्क/केवीएन और वेरा एरे (ईएवीएन/केवीए) बहुत लंबी बेसलाइन ऐरे ( वीएलबीए) ग्लोबल मिलीमीटर वीएलबीआई एरे (जीएमवीए) वेरी लार्ज टेलीस्कोप इंटरफेरोमीटर ग्रेविटी इंस्ट्रूमेंट (वीएलटीआई/ग्रेविटी) नील गेहरल्स स्विफ्ट ऑब्जर्वेटरी (स्विफ्ट) हबल स्पेस टेलीस्कोप (एचएसटी) चंद्रा एक्स-रे ऑब्जर्वेटरी (चंद्रा) न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (नुस्टार) हाई थ्रूपुट एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी मिशन और एक्स-रे मल्टी-मिरर मिशन (XMM-न्यूटन) फर्मी लार्ज एरिया स्पेस टेलीस्कोप (Fermi-LAT) उच्च ऊर्जा स्टीरियोस्कोपिक सिस्टम (HESS) प्रमुख वायुमंडलीय गामा इमेजिंग चेरेनकोव टेलीस्कोप (मैजिक) बहुत ऊर्जावान विकिरण इमेजिंग टेलीस्कोप ऐरे सिस्टम (वेरिटास)।

2017 के अभियान में बड़ी संख्या में वेधशालाएं और दूरबीनें शामिल थीं। रेडियो तरंगदैर्घ्य में इसमें शामिल था: 9 मई, 2017 को यूरोपियन वेरी लॉन्ग बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री (वीएलबीआई) नेटवर्क (ईवीएन) हाई सेंसिटिविटी एरे (एचएसए), जिसमें वेरी लार्ज एरे (वीएलए), एफेल्सबर्ग 100 मीटर एंटीना और 10 स्टेशन शामिल हैं। नेशनल रेडियो एस्ट्रोनॉमी ऑब्जर्वेटरी (NRAO) वेरी लॉन्ग बेसलाइन एरे (VLBA) मई 15, 16 और 20 पर VLBI एक्सप्लोरेशन ऑफ़ रेडियो एस्ट्रोनॉमी (VERA) 2017 में 17 अलग-अलग समय पर कोरियाई VLBI नेटवर्क (KVN) मार्च के बीच सात युगों में और दिसंबर पूर्व एशियाई वीएलबीआई नेटवर्क (ईएवीएन) और केवीएन और वेरा ऐरे (केवीए), मार्च और मई 2017 के बीच 14 युगों से अधिक, 5 मई, 2017 को वीएलबीए और 30 मार्च, 2017 को ग्लोबल मिलीमीटर-वीएलबीआई-एरे (जीएमवीए) चल रहे निगरानी कार्यक्रम के हिस्से के रूप में अटाकामा लार्ज मिलिमीटर/सबमिलीमीटर एरे (एएलएमए) सबमिलीमीटर एरे (एसएमए)। पराबैंगनी (यूवी) तरंग दैर्ध्य में इसमें नील गेहरल्स स्विफ्ट ऑब्जर्वेटरी (स्विफ्ट) शामिल है, जिसमें 22 मार्च और 20 अप्रैल, 2017 के बीच और ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य पर कई अवलोकन हैं: स्विफ्ट और हबल स्पेस टेलीस्कोप 7 अप्रैल, और 17, 2017 को। ( हबल डेटा को हबल संग्रह से पुनर्प्राप्त किया गया था क्योंकि यह एक स्वतंत्र अवलोकन कार्यक्रम का हिस्सा था।) एक्स-रे तरंग दैर्ध्य में इसमें 11 और 14 अप्रैल, 2017 को चंद्रा एक्स-रे वेधशाला शामिल थी, अप्रैल को परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (NuSTAR) 11 और 14, 2017 और स्विफ्ट। गामा-रे तरंग दैर्ध्य में इसमें 22 मार्च से 20 अप्रैल, 2017 तक उच्च ऊर्जा स्टीरियोस्कोपिक सिस्टम (H.E.S.S) मेजर एटमॉस्फेरिक गामा इमेजिंग चेरेनकोव (मैजिक) टेलीस्कोप, और वेरी एनर्जेटिक रेडिएशन इमेजिंग टेलीस्कोप एरे सिस्टम (VERITAS) शामिल थे।

EHT मल्टी-वेवलेंथ (MWL) वर्किंग ग्रुप, EHT सहयोग सदस्यों और बाहरी भागीदारों का एक समूह है जो EHT अभियानों के दौरान ब्रॉडबैंड MWL कवरेज सुनिश्चित करने के लिए विज्ञान उत्पादन को अधिकतम करने के लिए एक साथ काम कर रहा है। ईएचटी सहयोग में अफ्रीका, एशिया, यूरोप, उत्तर और दक्षिण अमेरिका के 300 से अधिक शोधकर्ता शामिल हैं। अंतर्राष्ट्रीय सहयोग एक आभासी पृथ्वी के आकार की दूरबीन बनाकर अब तक प्राप्त सबसे विस्तृत ब्लैक होल छवियों को पकड़ने के लिए काम कर रहा है। काफी अंतरराष्ट्रीय निवेश द्वारा समर्थित, ईएचटी मौजूदा दूरबीनों को उपन्यास प्रणालियों का उपयोग करके जोड़ता है जो एक मौलिक रूप से नए उपकरण का निर्माण करता है जिसमें उच्चतम कोणीय संकल्प शक्ति होती है जिसे अभी तक हासिल किया गया है।

शामिल व्यक्तिगत ईएचटी टेलीस्कोप हैं: एएलएमए, एपेक्स, आईआरएएम 30-मीटर टेलीस्कोप, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल टेलीस्कोप (जेसीएमटी), लार्ज मिलिमीटर टेलीस्कोप (एलएमटी), सबमिलिमीटर एरे (एसएमए), सबमिलिमीटर टेलीस्कोप (एसएमटी), और दक्षिणी ध्रुव टेलीस्कोप (एसपीटी)। ग्रीनलैंड टेलीस्कोप, किट पीक टेलीस्कोप और एनओईएमए 2017 के अवलोकन के बाद ईएचटी में शामिल हो गए।

पार्टनर MWL सुविधाओं में शामिल हैं: यूरोपीय वीएलबीआई नेटवर्क (ईवीएन) हाई सेंसिटिविटी एरे (एचएसए) वीएलबीआई रेडियो एस्ट्रोमेट्री का एक्सप्लोरेशन (वीईआरए) कोरिया वीएलबीआई नेटवर्क (केवीएन) पूर्वी एशियाई वीएलबीआई नेटवर्क/केवीएन और वेरा एरे (ईएवीएन/केवीए) बहुत लंबी बेसलाइन ऐरे ( वीएलबीए) ग्लोबल मिलीमीटर वीएलबीआई एरे (जीएमवीए) वेरी लार्ज टेलीस्कोप इंटरफेरोमीटर ग्रेविटी इंस्ट्रूमेंट (वीएलटीआई/ग्रेविटी) नील गेहरल्स स्विफ्ट ऑब्जर्वेटरी (स्विफ्ट) हबल स्पेस टेलीस्कोप (एचएसटी) चंद्रा एक्स-रे ऑब्जर्वेटरी (चंद्र) न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (नुस्टार) हाई थ्रूपुट एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी मिशन और एक्स-रे मल्टी-मिरर मिशन (XMM-न्यूटन) फर्मी लार्ज एरिया स्पेस टेलीस्कोप (Fermi-LAT) उच्च ऊर्जा स्टीरियोस्कोपिक सिस्टम (HESS) प्रमुख वायुमंडलीय गामा इमेजिंग चेरेनकोव टेलीस्कोप (मैजिक) बहुत ऊर्जावान विकिरण इमेजिंग टेलीस्कोप ऐरे सिस्टम (वेरिटास)।

"द पेपर: इवेंट होराइजन टेलीस्कोप साइंस मल्टी-वेवलेंथ साइंस वर्किंग ग्रुप एट अल।: 2017 इवेंट होराइजन टेलीस्कोप कैंपेन के दौरान M87 की ब्रॉडबैंड मल्टी-वेवलेंथ प्रॉपर्टीज, द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स, 911, L11, 14 अप्रैल, 2021, प्रकाशन द रिसर्च कनाडा के प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (एनएसईआरसी, डिस्कवरी ग्रांट और एनएसईआरसी अलेक्जेंडर ग्राहम बेल कनाडा स्नातक छात्रवृत्ति-डॉक्टरेट कार्यक्रम सहित) और कनाडा अनुसंधान अध्यक्ष कार्यक्रम द्वारा वित्त पोषित किया गया था।


प्रसिद्ध ब्लैक होल के अभूतपूर्व अवलोकन में टेलीस्कोप एकजुट होते हैं

अप्रैल 2019 में, वैज्ञानिकों ने इवेंट होराइजन टेलीस्कोप (EHT) का उपयोग करके आकाशगंगा M87 में एक ब्लैक होल की पहली छवि जारी की। हालाँकि, वह उल्लेखनीय उपलब्धि बताई जाने वाली विज्ञान कहानी की शुरुआत थी। ईसीएपी के खगोल भौतिकीविदों ने इस वैश्विक प्रयास में योगदान दिया।

19 वेधशालाओं से डेटा जारी किया जा रहा है जो इस ब्लैक होल और उस प्रणाली में अद्वितीय अंतर्दृष्टि देने का वादा करता है, और आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के परीक्षणों में सुधार करने के लिए।

जापान के नेशनल एस्ट्रोनॉमिकल ऑब्जर्वेटरी के काज़ुहिरो हाडा ने कहा, "हम जानते थे कि ब्लैक होल की पहली सीधी छवि ग्राउंडब्रेकिंग होगी, जो डेटा के बड़े सेट का वर्णन करने के लिए द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित होने वाले एक नए अध्ययन के सह-लेखक हैं।" . "लेकिन इस उल्लेखनीय छवि का अधिकतम लाभ उठाने के लिए, हमें उस समय ब्लैक होल के व्यवहार के बारे में सब कुछ जानने की जरूरत है, जो पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम को देखकर है।"

एक सुपरमैसिव ब्लैक होल का विशाल गुरुत्वाकर्षण खिंचाव कणों के जेट को शक्ति प्रदान कर सकता है जो विशाल दूरी पर प्रकाश की गति से लगभग यात्रा करते हैं। M87 के जेट रेडियो तरंगों से लेकर दृश्य प्रकाश से लेकर गामा किरणों तक, पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में फैले प्रकाश का उत्पादन करते हैं। यह पैटर्न हर ब्लैक होल के लिए अलग होता है। इस पैटर्न की पहचान करने से ब्लैक होल के गुणों (उदाहरण के लिए, इसकी स्पिन और ऊर्जा उत्पादन) में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि मिलती है, लेकिन यह एक चुनौती है क्योंकि समय के साथ पैटर्न बदलता है।

वैज्ञानिकों ने इस परिवर्तनशीलता के लिए जमीन और अंतरिक्ष में दुनिया के कई सबसे शक्तिशाली दूरबीनों के साथ प्रेक्षणों का समन्वय करके, स्पेक्ट्रम से प्रकाश एकत्र करके क्षतिपूर्ति की। यह जेट के साथ सुपरमैसिव ब्लैक होल पर अब तक का सबसे बड़ा एक साथ अवलोकन करने वाला अभियान है।

EHT की अब M87 की प्रतिष्ठित छवि के साथ शुरुआत करते हुए, एक नया वीडियो दर्शकों को प्रत्येक टेलीस्कोप से डेटा के माध्यम से यात्रा पर ले जाता है। प्रत्येक क्रमागत फ्रेम प्रकाश और भौतिक आकार की तरंग दैर्ध्य दोनों के पैमाने पर दस के कई कारकों में डेटा दिखाता है। यह क्रम अप्रैल 2019 में जारी M87 में ब्लैक होल की EHT छवि के साथ शुरू होता है (डेटा अप्रैल 2017 में प्राप्त किया गया था)। इसके बाद यह दुनिया भर के अन्य रेडियो टेलीस्कोप सरणियों से छवियों के माध्यम से आगे बढ़ता है, प्रत्येक चरण के दौरान देखने के क्षेत्र में बाहर की ओर बढ़ता है। (वर्गों की चौड़ाई का पैमाना निचले दाएं कोने में प्रकाश वर्ष में दिया गया है)। इसके बाद, दृश्य दूरबीनों में बदल जाता है जो दृश्य प्रकाश (हबल और स्विफ्ट), पराबैंगनी प्रकाश (स्विफ्ट), और एक्स-रे (चंद्र और नुस्टार) का पता लगाते हैं। स्क्रीन यह दिखाने के लिए विभाजित होती है कि कैसे ये छवियां, जो एक ही समय में समान मात्रा में आकाश को कवर करती हैं, एक दूसरे की तुलना करती हैं। यह क्रम यह दिखाते हुए समाप्त होता है कि अंतरिक्ष में H.E.S.S., और Fermi सहित जमीन पर मौजूद गामा-किरण दूरबीन इस ब्लैक होल और उसके जेट से क्या पता लगाती हैं।

प्रकाश के विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के माध्यम से यात्रा करते हुए आकाशगंगा मेसियर 87 में ब्लैक होल का ज़ूम-आउट करें। प्रत्येक चरण के साथ, हम डेटा दिखाते हैं जो आकार में और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य में जबरदस्त पैमाने पर फैलता है। यह बहु-तरंगदैर्ध्य वीडियो अपार अंतर्राष्ट्रीय सहयोग की परिणति है, जिसके लिए पृथ्वी पर और अंतरिक्ष में सभी प्रकाश को पकड़ने के लिए 19 विभिन्न सुविधाओं की आवश्यकता होती है।
(क्रेडिट: ईएचटी मल्टी-वेवलेंथ साइंस वर्किंग ग्रुप ईएचटी सहयोग एएलएमए (ईएसओ / एनएओजे / एनआरएओ) ईवीएन ईएवीएन सहयोग वीएलबीए (एनआरएओ) जीएमवीए हबल स्पेस टेलीस्कोप नील गेहरल्स स्विफ्ट ऑब्जर्वेटरी द चंद्रा एक्स-रे ऑब्जर्वेटरी द न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे फर्मी-एलएटी सहयोग हेस मैजिक सहयोग वेरिटास सहयोग नासा, ईएसए और ईएसओ नासा/जीएसएफसी/एसवीएस/एम.सुब्बाराव और नासा/सीएक्ससी/एसएओ/ए.जुबेट।)

प्रत्येक टेलीस्कोप M87 के केंद्र में 6.5 बिलियन-सौर-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के व्यवहार और प्रभाव के बारे में अलग-अलग जानकारी प्रदान करता है, जो पृथ्वी से लगभग 55 मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है।

"कई समूह यह देखने के लिए उत्सुक हैं कि क्या उनके मॉडल इन समृद्ध अवलोकनों के लिए एक मेल हैं, और हम ब्लैक होल और उनके जेट के बीच गहरे लिंक को बेहतर ढंग से समझने में हमारी सहायता के लिए पूरे समुदाय को इस सार्वजनिक डेटा सेट का उपयोग करने के लिए उत्साहित हैं।" मॉन्ट्रियल, कनाडा में मैकगिल विश्वविद्यालय के सह-लेखक डेरिल हैगार्ड ने कहा।

डेटा को 32 देशों या क्षेत्रों में फैले लगभग 200 संस्थानों के 760 वैज्ञानिकों और इंजीनियरों की एक टीम द्वारा एकत्र किया गया था, और दुनिया भर की एजेंसियों और संस्थानों द्वारा वित्त पोषित वेधशालाओं का उपयोग किया गया था। अवलोकन मार्च के अंत से अप्रैल 2017 के मध्य तक केंद्रित थे।

मलेशिया के कुआलालंपुर में मलाया विश्वविद्यालय के सह-लेखक जुआन कार्लोस अल्गाबा ने कहा, "अवलोकन के इस अविश्वसनीय सेट में दुनिया के कई बेहतरीन टेलीस्कोप शामिल हैं।" "यह दुनिया भर के खगोलविदों का विज्ञान की खोज में एक साथ काम करने का एक अद्भुत उदाहरण है।"

पहले परिणाम बताते हैं कि M87 के सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास सामग्री द्वारा उत्पादित प्रकाश की तीव्रता अब तक देखी गई सबसे कम थी। इसने ब्लैक होल की 'छाया' को देखने के लिए आदर्श परिस्थितियों का निर्माण किया, साथ ही ब्लैक होल से हजारों प्रकाश-वर्ष दूर उन दसियों हज़ारों प्रकाश-वर्ष से घटना क्षितिज के करीब के क्षेत्रों से प्रकाश को अलग करने में सक्षम होने के लिए।

इन दूरबीनों से डेटा का संयोजन, और वर्तमान (और भविष्य) ईएचटी अवलोकन, वैज्ञानिकों को खगोल भौतिकी के अध्ययन के कुछ सबसे महत्वपूर्ण और चुनौतीपूर्ण क्षेत्रों में जांच की महत्वपूर्ण पंक्तियों का संचालन करने की अनुमति देगा। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिक इन आंकड़ों का उपयोग आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के परीक्षणों में सुधार के लिए करने की योजना बना रहे हैं। वर्तमान में, ब्लैक होल के चारों ओर घूमने वाली सामग्री और जेट में नष्ट होने के बारे में अनिश्चितता, विशेष रूप से गुण जो उत्सर्जित प्रकाश को निर्धारित करते हैं, इन जीआर परीक्षणों के लिए एक बड़ी बाधा का प्रतिनिधित्व करते हैं।

एक संबंधित प्रश्न जिसे आज के अध्ययन द्वारा संबोधित किया गया है, "कॉस्मिक किरणें" नामक ऊर्जावान कणों की उत्पत्ति से संबंधित है, जो लगातार बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी पर बमबारी करते हैं। उनकी ऊर्जा पृथ्वी पर सबसे शक्तिशाली त्वरक, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में उत्पन्न की जा सकने वाली ऊर्जा से एक लाख गुना अधिक हो सकती है। ब्लैक होल से लॉन्च किए गए विशाल जेट, जैसे आज की छवियों में दिखाए गए हैं, को उच्चतम ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों का सबसे संभावित स्रोत माना जाता है, लेकिन विवरणों के बारे में कई सवाल हैं, जिसमें सटीक स्थान शामिल हैं जहां कण त्वरित हो जाते हैं। क्योंकि ब्रह्मांडीय किरणें अपने टकराव के माध्यम से प्रकाश उत्पन्न करती हैं, उच्चतम-ऊर्जा गामा किरणें इस स्थान को इंगित कर सकती हैं, और नए अध्ययन से संकेत मिलता है कि ये गामा-किरणें संभवतः घटना क्षितिज के पास उत्पन्न नहीं होती हैं-कम से कम 2017 में नहीं। इसे निपटाने की कुंजी बहस 2018 की टिप्पणियों और इस सप्ताह एकत्र किए जा रहे नए डेटा से तुलना की जाएगी।

एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के सह-लेखक सेरा मार्कॉफ ने कहा, "कण त्वरण को समझना वास्तव में ईएचटी छवि के साथ-साथ जेट दोनों को उनके सभी 'रंगों' में समझने के लिए केंद्रीय है।" "ये जेट ब्लैक होल द्वारा जारी ऊर्जा को एक विशाल पावर कॉर्ड की तरह मेजबान आकाशगंगा से बड़े पैमाने पर ले जाने का प्रबंधन करते हैं। हमारे परिणाम हमें वहन की गई शक्ति की मात्रा और ब्लैक होल के जेट के पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभाव की गणना करने में मदद करेंगे।"

डेटा के इस नए खजाने का विमोचन ईएचटी के 2021 के अवलोकन के साथ मेल खाता है, जो 2018 के बाद पहली बार दुनिया भर में रेडियो व्यंजनों की एक श्रृंखला का लाभ उठाता है। पिछले साल का अभियान COVID-19 महामारी और पिछले वर्ष के कारण रद्द कर दिया गया था। अप्रत्याशित तकनीकी समस्याओं के कारण निलंबित कर दिया गया था। इसी हफ्ते, EHT खगोलविद M87 में सुपरमैसिव ब्लैक होल को फिर से लक्षित कर रहे हैं, जो कि हमारी गैलेक्सी (धनु A* कहलाता है), साथ में छह रातों के लिए कई और दूर के ब्लैक होल हैं। 2017 की तुलना में, तीन और रेडियो दूरबीनों को जोड़कर सरणी में सुधार किया गया है: ग्रीनलैंड टेलीस्कोप, एरिज़ोना में किट पीक 12-मीटर टेलीस्कोप, और फ्रांस में उत्तरी विस्तारित मिलीमीटर एरे (एनओईएमए)।

येल विश्वविद्यालय के सह-लेखक मिस्लाव बालोकोविच ने कहा, "इन आंकड़ों के जारी होने के साथ, अवलोकन की बहाली और एक बेहतर ईएचटी के साथ, हम जानते हैं कि कई रोमांचक नए परिणाम क्षितिज पर हैं।"

ब्लैक होल की प्रतिष्ठित पहली छवि लेने के लिए इवेंट होराइजन टेलीस्कोप के अप्रैल 2017 अभियान के दौरान, संपूर्ण विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में M87 सिस्टम कैसा दिखता है, यह दिखाने वाली समग्र छवि। पृथ्वी और अंतरिक्ष में 19 अलग-अलग सुविधाओं की आवश्यकता होती है, यह छवि ब्लैक होल द्वारा फैले हुए विशाल पैमानों को प्रकट करती है और यह आगे की ओर इशारा करते हुए जेट को घटना क्षितिज के बाहर और पूरी आकाशगंगा में फैला हुआ है।
(क्रेडिट: ईएचटी मल्टी-वेवलेंथ साइंस वर्किंग ग्रुप ईएचटी सहयोग एएलएमए (ईएसओ / एनएओजे / एनआरएओ) ईवीएन ईएवीएन सहयोग वीएलबीए (एनआरएओ) जीएमवीए हबल स्पेस टेलीस्कोप, नील गेहरल्स स्विफ्ट ऑब्जर्वेटरी द चंद्रा एक्स-रे ऑब्जर्वेटरी न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे फर्मी-लेट सहयोग एचईएसएस मैजिक सहयोग वेरिटास सहयोग नासा और ईएसए। जेसी अल्गाबा द्वारा संरचना।)

अग्रिम जानकारी:

इन परिणामों का वर्णन करने वाले एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर का नेतृत्व ईएचटी मल्टीवेवलेंथ साइंस वर्किंग ग्रुप के 33 सदस्यों ने किया था, और इसमें निम्नलिखित सहयोगों के सह-लेखक सदस्य शामिल हैं: संपूर्ण घटना क्षितिज टेलीस्कोप सहयोग फर्मी लार्ज एरिया टेलीस्कॉप सहयोग एचईएसएस सहयोग मैजिक सहयोग वेरिटास सहयोग और ईएवीएन सहयोग। ईएचटी मल्टीवेवलेंथ साइंस वर्किंग ग्रुप के समन्वयक सेरा मार्कोफ, काज़ुहिरो हाडा और डेरिल हैगार्ड हैं, जिन्होंने जुआन कार्लोस अल्गाबा और मिस्लाव बालोकोविच के साथ मिलकर कागज पर काम का समन्वय किया।

EHT मल्टी-वेवलेंथ (MWL) वर्किंग ग्रुप, EHT सहयोग सदस्यों और बाहरी भागीदारों का एक समूह है जो EHT अभियानों के दौरान ब्रॉडबैंड MWL कवरेज सुनिश्चित करने के लिए विज्ञान उत्पादन को अधिकतम करने के लिए एक साथ काम कर रहा है। ईएचटी सहयोग में अफ्रीका, एशिया, यूरोप, उत्तर और दक्षिण अमेरिका के 300 से अधिक शोधकर्ता शामिल हैं। अंतर्राष्ट्रीय सहयोग एक आभासी पृथ्वी के आकार की दूरबीन बनाकर अब तक प्राप्त सबसे विस्तृत ब्लैक होल छवियों को पकड़ने के लिए काम कर रहा है। काफी अंतरराष्ट्रीय निवेश द्वारा समर्थित, ईएचटी उपन्यास प्रणालियों का उपयोग करके मौजूदा दूरबीनों को जोड़ता है - उच्चतम कोणीय संकल्प शक्ति के साथ एक मौलिक रूप से नया उपकरण बनाना जो अभी तक हासिल किया गया है।

शामिल व्यक्तिगत ईएचटी टेलीस्कोप हैं: एएलएमए, एपेक्स, आईआरएएम 30-मीटर टेलीस्कोप, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल टेलीस्कोप (जेसीएमटी), लार्ज मिलिमीटर टेलीस्कोप (एलएमटी), सबमिलिमीटर एरे (एसएमए), सबमिलिमीटर टेलीस्कोप (एसएमटी), और दक्षिणी ध्रुव टेलीस्कोप (एसपीटी)। ग्रीनलैंड टेलीस्कोप, किट पीक टेलीस्कोप और एनओईएमए 2017 के अवलोकन के बाद ईएचटी में शामिल हो गए।

पार्टनर MWL सुविधाओं में शामिल हैं: यूरोपीय वीएलबीआई नेटवर्क (ईवीएन) हाई सेंसिटिविटी एरे (एचएसए) वीएलबीआई रेडियो एस्ट्रोमेट्री का एक्सप्लोरेशन (वीईआरए) कोरिया वीएलबीआई नेटवर्क (केवीएन) पूर्वी एशियाई वीएलबीआई नेटवर्क/केवीएन और वेरा एरे (ईएवीएन/केवीए) बहुत लंबी बेसलाइन ऐरे ( वीएलबीए) ग्लोबल मिलीमीटर वीएलबीआई एरे (जीएमवीए) वेरी लार्ज टेलीस्कोप इंटरफेरोमीटर ग्रेविटी इंस्ट्रूमेंट (वीएलटीआई/ग्रेविटी) नील गेहरल्स स्विफ्ट ऑब्जर्वेटरी (स्विफ्ट) हबल स्पेस टेलीस्कोप (एचएसटी) चंद्रा एक्स-रे ऑब्जर्वेटरी (चंद्रा) न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (नुस्टार) हाई थ्रूपुट एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी मिशन और एक्स-रे मल्टी-मिरर मिशन (XMM-न्यूटन) फर्मी लार्ज एरिया स्पेस टेलीस्कोप (Fermi-LAT) उच्च ऊर्जा स्टीरियोस्कोपिक सिस्टम (HESS) प्रमुख वायुमंडलीय गामा इमेजिंग चेरेनकोव टेलीस्कोप (मैजिक) बहुत ऊर्जावान विकिरण इमेजिंग टेलीस्कोप ऐरे सिस्टम (वेरिटास)।


डॉ. डोरिट ग्लावियोन
Lehrstuhl für Physik (प्रो. डॉ. फंक)
दूरभाष: ०९१३१/८५-२५३८२
[email protected]


आकाशगंगा के केंद्र में सुपरमैसिव ब्लैक होल का अध्ययन करने के लिए पृथ्वी के आकार का आभासी दूरबीन

खगोल विज्ञान में, जीवन के कई अन्य पहलुओं की तरह, बड़ा बेहतर है। इस कहावत को ध्यान में रखते हुए, एरिज़ोना विश्वविद्यालय के खगोलविद पृथ्वी के आकार का एक आभासी रेडियो टेलीस्कोप बनाने में मदद कर रहे हैं। हबल स्पेस टेलीस्कोप की तुलना में एक हज़ार गुना अधिक रिज़ॉल्यूशन कारक के साथ, नए इवेंट होराइजन टेलीस्कोप (EHT) का उपयोग हमारे मिल्की वे के केंद्र में सुपरमैसिव ब्लैक होल के बारीक विवरण का अध्ययन करने के लिए किया जाएगा।

एरिज़ोना विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान और स्टीवर्ड वेधशाला के सहायक प्रोफेसर डैन मैरोन के नेतृत्व में एक टीम ने हाल ही में दुनिया भर में रेडियो दूरबीनों की एक श्रृंखला में नवीनतम सिलाई में मदद की है जो बहुत लंबी बेसलाइन के लिए उपयोग किए जा रहे उपकरणों के एक सेट का हिस्सा है। इंटरफेरोमेट्री, या "वीएलबीआई" - एक ऐसी तकनीक जिसके द्वारा एक से अधिक जुड़े रेडियो दूरबीनों के बीच अधिकतम पृथक्करण के बराबर आकार के टेलीस्कोप का अनुकरण किया जा सकता है। यह नवीनतम उपकरण अंटार्कटिका में स्थित है और इसे दक्षिणी ध्रुव टेलीस्कोप (एसपीटी) के रूप में जाना जाता है। एसपीटी का कनेक्शन दुनिया भर में फैले अन्य उच्च अंत अवलोकन उपकरणों की एक श्रृंखला के लूप को पूरा करता है।

"अब जब हमने एसपीटी के साथ वीएलबीआई कर लिया है, तो इवेंट होराइजन टेलीस्कोप वास्तव में एरिज़ोना में माउंट ग्राहम पर सबमिलिमीटर टेलीस्कोप से लेकर कैलिफ़ोर्निया, हवाई, चिली, मैक्सिको, स्पेन और दक्षिणी ध्रुव तक पूरी पृथ्वी को फैलाता है," कहा हुआ। डैन मैरोन। "एसपीटी की आधार रेखा हमें हमारे पिछले एरेज़ की तुलना में दो से तीन गुना अधिक रिज़ॉल्यूशन देती है, जो ईएचटी के लक्ष्यों के लिए बिल्कुल महत्वपूर्ण है। एक घटना क्षितिज के अस्तित्व को सत्यापित करने के लिए, ब्लैक होल का 'किनारे', और अधिक आम तौर पर आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए, हमें ब्लैक होल की एक बहुत विस्तृत तस्वीर की आवश्यकता है। पूर्ण ईएचटी के साथ, हमें ऐसा करने में सक्षम होना चाहिए।"

धनु ए* (उच्चारण "ए-स्टार") के आसपास होने के रूप में पहचाना गया, ईएचटी द्वारा अध्ययन किया जाने वाला सुपरमैसिव ब्लैक होल हमारी आकाशगंगा के केंद्र में 26,000 प्रकाश वर्ष दूर है। हमारे अपने सूर्य से चार मिलियन गुना अधिक द्रव्यमान पर, और बुध की कक्षा की चौड़ाई के बराबर व्यास रखने वाला, धनु A* निश्चित रूप से अपने सुपरमैसिव ब्लैक होल शीर्षक का हकदार है। हालांकि, इतनी बड़ी दूरी पर भी इस विशाल वस्तु को सबसे शक्तिशाली दूरबीनों से भी देखना मुश्किल है।

एसपीटी माइक्रोवेव-डिटेक्टिंग उपकरण अंटार्कटिका में स्थित है (फोटो: डैन मैरोन / यूए)

यह वह जगह है जहां ईएचटी अपने पृथ्वी के आकार के कब्जा क्षेत्र का लाभ उठाएगा। इस सुपरमैसिव ऑब्जेक्ट के घटना क्षितिज को देखने की उपलब्धि के साथ, जैसा कि टीम बताती है, कैलिफोर्निया में कहीं से न्यूयॉर्क में एक पैसा पर जारी करने की तारीख को पढ़ने की कोशिश के रूप में समस्याग्रस्त है, इस बहुआयामी उपकरण की संकल्प क्षमताएं नहीं हो सकती हैं कम किया जाना। दुनिया भर से सुपर-सेंसिटिव उपकरणों की एक सरणी को शामिल करते हुए, जैसे कि चिली में एएलएमए, दुनिया को पार करने वाली दूरबीनों के विशाल प्रसार से विशाल आधार रेखा से इस तरह के संकल्प को प्राप्त करने की उम्मीद है।

The latest addition to the EHT, and operating at millimeter radio wavelengths, the 10-meter (33-ft) diameter SPT component is used primarily to capture detailed images of background radiation in the cosmos – cosmic microwave radiation remnants of the Big Bang. Located all the way down in the Antarctic with clear skies free of water vapor and at a height of around 2,800 m (9,300 ft), the 23-meter (75-ft) tall, 34,000-kg (380-ton) SPT has, until now, been employed in the pursuit of fundamental answers around such cosmological questions as to what happened moments after the Big Bang, the nature of dark energy, and the process of inflation of our universe.

"We are thrilled that the SPT is part of the EHT," said John Carlstrom, professor in Astronomy and Astrophysics at the University of Chicago, who leads the SPT collaboration. "The science, which addresses fundamental questions of space and time, is as exciting to us as peering back to the beginning of the universe."

"…the supermassive black hole at the Milky Way’s center is always visible from the South Pole, so adding that station to the EHT is a major leap toward bringing an event horizon into focus." Added Shep Doeleman, assistant director at MIT’s Haystack Observatory.

Assimilating this latest link in the VLBI EHT chain involved a complex process of aligning all of the far-flung observatories on a single spot. This was achieved using a specially-constructed, single-pixel detector apparatus created by Marrone’s team. Using this device – in tandem with an atomic clock to precisely time the observations of incoming light – allowed all of the connected observatories worldwide to effectively amalgamate and act as one single observing device.

All of the connected observatories worldwide effectively amalgamate to act as one single observing device (Image: Dan Marrone/UA)

Now, with the SPT online, the observed microwave data from the array almost exceeds 200 terabytes every single day that it is in use. To capture this incredible amount of data, the team called on the Smithsonian Astrophysical Observatory and Haystack Observatory at MIT to produce equipment to capture and record all of this information. In effect, the MIT team was able to increase the capture rates four-fold over previous systems.

"To extend the EHT to the South Pole required improving our data capture systems to record data much more quickly than ever before," said Laura Vertatschitsch of the Smithsonian Astrophysical Observatory.

This observations should also shed light on the rapid motion of the stellar object G2 near Sagittarius A*, which – along with the study of other nearby stellar objects – has been used to postulate the existence of the supermassive black hole purported to be in that region. Studies using a range of methods over a period of almost two decades have all but confirmed this, but training the most sensitive radio telescope on the region where the event horizon of this object seems to exist should remove all doubt.

"VLBI is very technically challenging, and a whole system of components had to work perfectly at both SPT and APEX for us to detect our targets," said Junhan Kim, a doctoral student at the UA who helped build and install the SPT EHT receiver. "Now that we know how to incorporate SPT, I cannot wait to see what we can learn from a telescope 10,000 miles across."

In upcoming events, the new Earth-wide VLBI and its newly-incorporated SPT will be involved in their first look at the supermassive black hole in Sagittarius A*. Following this, even more instruments from other parts of the world will be prepared to come on line. Whilst this will not increase the Earth-wide coverage now achieved by the latest link to the Antarctic instrument, it will add further refinement and data-gathering capabilities that should provide an even more definitive look at the nature of the previously unobservable objects in our universe.

The video below provides background information on the EHT.


Improving tests of Einstein’s theory of relativity

The first results show that the intensity of the light produced by material around M87’s supermassive black hole was the lowest that had ever been seen. This produced ideal conditions for viewing the ‘shadow’ of the black hole, as well as being able to isolate the light from regions close to the event horizon from those tens of thousands of light-years away from the black hole.

The combination of data from these telescopes, and current (and future) EHT observations, will allow scientists to conduct important lines of investigation into some of astrophysics’ most significant and challenging fields of study. For example, scientists plan to use these data to improve tests of Einstein’s Theory of General Relativity. Currently, uncertainties about the material rotating around the black hole and being blasted away in jets, in particular the properties that determine the emitted light, represent a major hurdle for these GR tests.

So far, all observations of black holes have confirmed scientific suspicion that the theory of General Relativity (GR) works in this “strong gravity’ regime. To make this an even stronger statement and really test GR, we need to understand the hot material near the black hole and being driven out in the jet, and to do this, scientists need multi-wavelength observations like the ones presented here.


Additional Information

The Astrophysical Journal Letter describing these results is available here . This paper was led by 33 members of the EHT Multiwavelength Science Working Group, and includes as coauthors members of the following collaborations: the entire Event Horizon Telescope Collaboration the Fermi Large Area Telescope Collaboration the H.E.S.S collaboration the MAGIC collaboration the VERITAS collaboration and the EAVN collaboration. The coordinators of the EHT Multiwavelength Science Working Group are Sera Markoff, Kazuhiro Hada, and Daryl Haggard, who together with Juan Carlos Algaba and Mislav Baloković, also coordinated work on the paper.

Partner MWL facilities include: European VLBI Network (EVN) High Sensitivity Array (HSA) VLBI Exploration of Radio Astrometry (VERA) Korea VLBI Network (KVN) East Asian VLBI Network/KVN and VERA Array (EAVN/KaVA) Very Long Baseline Array (VLBA) Global Millimeter VLBI Array (GMVA) Very Large Telescope Interferometer GRAVITY Instrument (VLTI/GRAVITY) Neil Gehrels Swift Observatory (Swift) Hubble Space Telescope (HST) Chandra X-ray Observatory (Chandra) Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) High Throughput X-ray Spectroscopy Mission and X-ray Multi-Mirror Mission (XMM-Newton) Fermi Large Area Space Telescope (Fermi-LAT) High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC) Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

The 2017 campaign involved a large number of observatories and telescopes. At radio wavelengths it involved: the European Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Network (EVN) on May 9, 2017 the High Sensitivity Array (HSA), which includes the Very Large Array (VLA), the Effelsberg 100m antenna and the 10 stations of the National Radio Astronomy Observatory (NRAO) Very Long Baseline Array (VLBA) on May 15, 16 and 20 the VLBI Exploration of Radio Astronomy (VERA) over 17 different times in 2017 the Korean VLBI Network (KVN) over seven epochs between March and December the East Asian VLBI Network (EAVN) and the KVN and VERA Array (KaVA) , over 14 epochs between March and May 2017 the VLBA on May 5, 2017 the Global Millimeter-VLBI- Array (GMVA) on March 30, 2017 the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) the Submillimeter Array (SMA) as part of an ongoing monitoring program. At ultraviolet (UV) wavelengths it involved the Neil Gehrels Swift Observatory (Swift) with multiple observations between March 22 and April 20, 2017 and at optical wavelengths: Swift and the Hubble Space Telescope on April 7, 12, and 17, 2017. (The Hubble data were retrieved from the Hubble archive because it was part of an independent observing program.) At X-ray wavelengths it involved the Chandra X-ray Observatory on April 11 and 14, 2017 the Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) on April 11 and 14, 2017 and Swift. At gamma-ray wavelengths it involved Fermi from March 22 to April 20, 2017 the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S) the Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) telescopes, and the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

The EHT Multi-wavelength (MWL) Working Group is a collective of EHT Collaboration members and external partners working together to ensure broadband MWL coverage during EHT campaigns, to maximize science output. The EHT collaboration involves more than 300 researchers from Africa, Asia, Europe, North and South America. The international collaboration is working to capture the most detailed black hole images ever obtained by creating a virtual Earth-sized telescope. Supported by considerable international investment, the EHT links existing telescopes using novel systems — creating a fundamentally new instrument with the highest angular resolving power that has yet been achieved.

The individual EHT telescopes involved are: ALMA, APEX, the IRAM 30-meter Telescope, the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), the Large Millimeter Telescope (LMT), the Submillimeter Array (SMA), the Submillimeter Telescope (SMT), and the South Pole Telescope (SPT). The Greenland Telescope, the Kitt Peak Telescope, and NOEMA joined EHT after the 2017 observations.

Partner MWL facilities include: European VLBI Network (EVN) High Sensitivity Array (HSA) VLBI Exploration of Radio Astrometry (VERA) Korea VLBI Network (KVN) East Asian VLBI Network/KVN and VERA Array (EAVN/KaVA) Very Long Baseline Array (VLBA) Global Millimeter VLBI Array (GMVA) Very Large Telescope Interferometer GRAVITY Instrument (VLTI/GRAVITY) Neil Gehrels Swift Observatory (Swift) Hubble Space Telescope (HST) Chandra X-ray Observatory (Chandra) Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) High Throughput X-ray Spectroscopy Mission and X-ray Multi-Mirror Mission (XMM-Newton) Fermi Large Area Space Telescope (Fermi-LAT) High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC) Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

This research was supported by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) of Japan / Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI (Nos. 18KK0090, JP18K13594, JP18K03656, JP18H03721, 18K03709, 18H01245, 25120007, JP17J08829, JP19H01943, JP19H01908, JP19H01906), the National Institute of Natural Sciences (NINS) of Japan, the Toray Science Foundation, “Program for Promoting Researches on the Supercomputer Fugaku” (Toward a unified view of the universe: from large scale structures to planets), MEXT as “Priority Issue on post-K computer” (Elucidation of the Fundamental Laws and Evolution of the Universe) and JICFuS, and other funding agencies worldwide.

List of telescopes that participated in the observation campaign and NAOJ's supercomputer dedicated to astronomy "ATERUI II". (Credit: NAOJ) Orignal size(555KB) Zooming out the black hole in Messier 87 through the electromagnetic spectrum. Each step provides data across many factors of ten in scale, both of wavelengths of light and physical size.
Credit: The EHT Multi-wavelength Science Working Group the EHT Collaboration ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) the EVN the EAVN Collaboration VLBA (NRAO) the GMVA the Hubble Space Telescope the Neil Gehrels Swift Observatory the Chandra X-ray Observatory the Nuclear Spectroscopic Telescope Array the Fermi-LAT Collaboration the H.E.S.S collaboration the MAGIC collaboration the VERITAS collaboration NASA, ESA and ESO NASA/GSFC/SVS/M.Subbarao & NASA/CXC/SAO/A.Jubett.


New observations taking place now

The release of this new treasure trove of data coincides with the EHT's 2021 observing run, which leverages a worldwide array of radio dishes, the first since 2018. Last year’s campaign was canceled because of the COVID-19 pandemic, and the previous year was suspended because of unforeseen technical problems. This very week, EHT astronomers are targeting the supermassive black hole in M87 again, the one in our Galaxy (called Sagittarius A*), together with several more distant black holes for six nights. Compared to 2017 the array has been improved by adding three more radio telescopes: the Greenland Telescope, the Kitt Peak 12-meter Telescope in Arizona, and the NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) in France.

“With the release of these data, combined with the resumption of observing and an improved EHT, we know many exciting new results are on the horizon,” said co-author Mislav Baloković of Yale University.


Telescopes unite in unprecedented observations of famous black hole

In April 2019, scientists released the first image of a black hole in galaxy M87 using the Event Horizon Telescope (EHT). However, that remarkable achievement was just the beginning of the science story to be told.

Data from 19 observatories released today promise to give unparalleled insight into this black hole and the system it powers, and to improve tests of Einstein’s General Theory of Relativity.

“We knew that the first direct image of a black hole would be groundbreaking,” says Kazuhiro Hada of the National Astronomical Observatory of Japan, a co-author of a new study published in The Astrophysical Journal Letters that describes the large set of data. “But to get the most out of this remarkable image, we need to know everything we can about the black hole’s behavior at that time by observing over the entire electromagnetic spectrum.”

The immense gravitational pull of a supermassive black hole can power jets of particles that travel at almost the speed of light across vast distances. M87’s jets produce light spanning the entire electromagnetic spectrum, from radio waves to visible light to gamma rays. This pattern is different for each black hole. Identifying this pattern gives crucial insight into a black hole’s properties—for example, its spin and energy output—but is a challenge because the pattern changes with time.

Scientists compensated for this variability by coordinating observations with many of the world’s most powerful telescopes on the ground and in space, collecting light from across the spectrum. These 2017 observations were the largest simultaneous observing campaign ever undertaken on a supermassive black hole with jets.

Three observatories managed by the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian participated in the landmark campaign: the Submillimeter Array (SMA) in Hilo, Hawaii the space-based Chandra X-ray Observatory and the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) in southern Arizona.

Beginning with the EHT’s now iconic image of M87, a new video takes viewers on a journey through the data from each telescope. Each consecutive frame shows data across many factors of ten in scale, both of wavelengths of light and physical size.

The sequence begins with the April 2019 image of the black hole. It then moves through images from other radio telescope arrays from around the globe (SMA), moving outward in the field of view during each step. Next, the view changes to telescopes that detect visible light, ultraviolet light, and X-rays (Chandra). The screen splits to show how these images, which cover the same amount of the sky at the same time, compare to one another. The sequence finishes by showing what gamma-ray telescopes on the ground (VERITAS), and Fermi in space, detect from this black hole and its jet.

Each telescope delivers different information about the behavior and impact of the 6.5-billion-solar-mass black hole at the center of M87, which is located about 55 million light-years from Earth.

“There are multiple groups eager to see if their models are a match for these rich observations, and we’re excited to see the whole community use this public data set to help us better understand the deep links between black holes and their jets,” says co-author Daryl Haggard of McGill University in Montreal, Canada.

The data were collected by a team of 760 scientists and engineers from nearly 200 institutions, spanning 32 countries or regions, and using observatories funded by agencies and institutions around the globe. The observations were concentrated from the end of March to the middle of April 2017.

“This incredible set of observations includes many of the world’s best telescopes,” says co-author Juan Carlos Algaba of the University of Malaya in Kuala Lumpur, Malaysia. “This is a wonderful example of astronomers around the world working together in the pursuit of science.”

The first results show that the intensity of the light produced by material around M87’s supermassive black hole was the lowest that had ever been observed. This produced ideal conditions for viewing the ‘shadow’ of the black hole, as well as being able to isolate the light from regions close to the event horizon from those tens of thousands of light-years away from the black hole.

The combination of data from these telescopes, and current (and future) EHT observations, will allow scientists to conduct important lines of investigation into some of astrophysics’ most significant and challenging fields of study. For example, scientists plan to use these data to improve tests of Einstein’s Theory of General Relativity. Currently, uncertainties about the material rotating around the black hole and being blasted away in jets, in particular the properties that determine the emitted light, represent a major hurdle for these General Relativity tests.

A related question that is addressed by today’s study concerns the origin of energetic particles called “cosmic rays,” which continually bombard the Earth from outer space. Their energies can be a million times higher than what can be produced in the most powerful accelerator on Earth, the Large Hadron Collider. The huge jets launched from black holes, like the ones shown in today’s images, are thought to be the most likely source of the highest energy cosmic rays, but there are many questions about the details, including the precise locations where the particles get accelerated. Because cosmic rays produce light via their collisions, the highest-energy gamma rays can pinpoint this location, and the new study indicates that these gamma-rays are likely not produced near the event horizon—at least not in 2017. A key to settling this debate will be comparison to the observations from 2018, and the new data being collected this week.

“Understanding the particle acceleration is really central to our understanding of both the EHT image as well as the jets, in all their ‘colors’,” says co-author Sera Markoff from the University of Amsterdam. “These jets manage to transport energy released by the black hole out to scales larger than the host galaxy, like a huge power cord. Our results will help us calculate the amount of power carried, and the effect the black hole’s jets have on its environment.”

The release of this new treasure trove of data coincides with the EHT’s 2021 observing run, which leverages a worldwide array of radio dishes, the first since 2018. Last year’s campaign was canceled because of the COVID-19 pandemic, and the previous year was suspended because of unforeseen technical problems. This very week, for six nights, EHT astronomers are targeting several supermassive black holes: the one in M87 again, the one in our Galaxy called Sagittarius A*, and several more distant black holes. Compared to 2017, the array has been improved by adding three more radio telescopes: the Greenland Telescope, the Kitt Peak 12-meter Telescope in Arizona, and the NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) in France.

“With the release of these data, combined with the resumption of observing and an improved EHT, we know many exciting new results are on the horizon,” says co-author Mislav Baloković of Yale University.

“I’m really excited to see these results come out, along with my fellow colleagues working on the SMA, some of whom were directly involved in collecting some of the data for this spectacular view into M87,” says co-author Garrett Keating, a Submillimeter Array project scientist. “And with the results of Sagittarius A* — the massive black hole at the center of the Milky Way — coming out soon, and the resumption of observing this year, we are looking forward to even more amazing results with the EHT for years to come.”

Additional Information

The Astrophysical Journal Letter describing these results is available here. This paper was led by 33 members of the EHT Multiwavelength Science Working Group, and includes as coauthors members of the following collaborations: the entire Event Horizon Telescope Collaboration the Fermi Large Area Telescope Collaboration the H.E.S.S collaboration the MAGIC collaboration the VERITAS collaboration and the EAVN collaboration. The coordinators of the EHT Multiwavelength Science Working Group are Sera Markoff, Kazuhiro Hada, and Daryl Haggard, who together with Juan Carlos Algaba and Mislav Baloković, also coordinated work on the paper.

Partner MWL facilities include: European VLBI Network (EVN) High Sensitivity Array (HSA) VLBI Exploration of Radio Astrometry (VERA) Korea VLBI Network (KVN) East Asian VLBI Network/KVN and VERA Array (EAVN/KaVA) Very Long Baseline Array (VLBA) Global Millimeter VLBI Array (GMVA) Very Large Telescope Interferometer GRAVITY Instrument (VLTI/GRAVITY) Neil Gehrels Swift Observatory (Swift) Hubble Space Telescope (HST) Chandra X-ray Observatory (Chandra) Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) High Throughput X-ray Spectroscopy Mission and X-ray Multi-Mirror Mission (XMM-Newton) Fermi Large Area Space Telescope (Fermi-LAT) High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC) Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

The 2017 campaign involved a large number of observatories and telescopes. At radio wavelengths it involved: the European Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Network (EVN) on May 9, 2017 the High Sensitivity Array (HSA), which includes the Very Large Array (VLA), the Effelsberg 100m antenna and the 10 stations of the National Radio Astronomy Observatory (NRAO) Very Long Baseline Array (VLBA) on May 15, 16 and 20 the VLBI Exploration of Radio Astronomy (VERA) over 17 different times in 2017 the Korean VLBI Network (KVN) over seven epochs between March and December the East Asian VLBI Network (EAVN) and the KVN and VERA Array (KaVA) , over 14 epochs between March and May 2017 the VLBA on May 5, 2017 the Global Millimeter-VLBI-Array (GMVA) on March 30, 2017 the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) the Submillimeter Array (SMA) as part of an ongoing monitoring program. At ultraviolet (UV) wavelengths it involved the Neil Gehrels Swift Observatory (Swift) with multiple observations between March 22 and April 20, 2017 and at optical wavelengths: Swift and the Hubble Space Telescope on April 7, 12, and 17, 2017. (The Hubble data were retrieved from the Hubble archive because it was part of an independent observing program.) At X-ray wavelengths it involved the Chandra X-ray Observatory on April 11 and 14, 2017 the Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) on April 11 and 14, 2017 and Swift. At gamma-ray wavelengths it involved Fermi from March 22 to April 20, 2017 the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S) the Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) telescopes, and the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

The EHT Multi-wavelength (MWL) Working Group is a collective of EHT Collaboration members and external partners working together to ensure broadband MWL coverage during EHT campaigns, to maximize science output. The EHT collaboration involves more than 300 researchers from Africa, Asia, Europe, North and South America. The international collaboration is working to capture the most detailed black hole images ever obtained by creating a virtual Earth-sized telescope. Supported by considerable international investment, the EHT links existing telescopes using novel systems — creating a fundamentally new instrument with the highest angular resolving power that has yet been achieved.

The individual EHT telescopes involved are: ALMA, APEX, the IRAM 30-meter Telescope, the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), the Large Millimeter Telescope (LMT), the Submillimeter Array (SMA), the Submillimeter Telescope (SMT), and the South Pole Telescope (SPT). The Greenland Telescope, the Kitt Peak Telescope, and NOEMA joined EHT after the 2017 observations.


Stephens Memorial Observatory

This image shows the polarized view of the black hole in M87. The lines mark the orientation of polarization, which is related to the magnetic field around the shadow of the black hole. श्रेय: EHT Collaboration

March 24 — The Event Horizon Telescope (EHT) collaboration, who produced the first ever image of a black hole, has today revealed a new view of the massive object at the center of the Messier 87 (M87) galaxy: how it looks in polarized light. This is the first time astronomers have been able to measure polarization, a signature of magnetic fields, this close to the edge of a black hole. The observations are key to explaining how the M87 galaxy, located 55 million light-years away, is able to launch energetic jets from its core.

We are now seeing the next crucial piece of evidence to understand how magnetic fields behave around black holes, and how activity in this very compact region of space can drive powerful jets that extend far beyond the galaxy,” says Monika Mościbrodzka, Coordinator of the EHT Polarimetry Working Group and Assistant Professor at Radboud University in the Netherlands.

On 10 April 2019, scientists released the first ever image of a black hole, revealing a bright ring-like structure with a dark central region — the black hole’s shadow. Since then, the EHT collaboration has delved deeper into the data on the supermassive object at the heart of the M87 galaxy collected in 2017. They have discovered that a significant fraction of the light around the M87 black hole is polarized.

This work is a major milestone: the polarization of light carries information that allows us to better understand the physics behind the image we saw in April 2019, which was not possible before,” explains Iván Martí-Vidal, also Coordinator of the EHT Polarimetry Working Group and GenT Distinguished Researcher at the University of Valencia, Spain. He adds that “unveiling this new polarized-light image required years of work due to the complex techniques involved in obtaining and analyzing the data.

Light becomes polarized when it goes through certain filters, like the lenses of polarized sunglasses, or when it is emitted in hot regions of space where magnetic fields are present. In the same way that polarized sunglasses help us see better by reducing reflections and glare from bright surfaces, astronomers can sharpen their view of the region around the black hole by looking at how the light originating from it is polarized. Specifically, polarization allows astronomers to map the magnetic field lines present at the inner edge of the black hole.

The newly published polarized images are key to understanding how the magnetic field allows the black hole to ‘eat’ matter and launch powerful jets,” says EHT collaboration member Andrew Chael, a NASA Hubble Fellow at the Princeton Center for Theoretical Science and the Princeton Gravity Initiative in the US.

The bright jets of energy and matter that emerge from M87’s core and extend at least 5000 light-years from its center are one of the galaxy’s most mysterious and energetic features. Most matter lying close to the edge of a black hole falls in. However, some of the surrounding particles escape moments before capture and are blown far out into space in the form of jets.

This chart shows the position of giant galaxy Messier 87 in the constellation of Virgo (The Virgin). The map shows most of the stars visible to the unaided eye under good conditions.

Astronomers have relied on different models of how matter behaves near the black hole to better understand this process. But they still don’t know exactly how jets larger than the galaxy are launched from its central region, which is comparable in size to the Solar System, nor how exactly matter falls into the black hole. With the new EHT image of the black hole and its shadow in polarized light, astronomers managed for the first time to look into the region just outside the black hole where this interplay between matter flowing in and being ejected out is happening.

The observations provide new information about the structure of the magnetic fields just outside the black hole. The team found that only theoretical models featuring strongly magnetized gas can explain what they are seeing at the event horizon.

The observations suggest that the magnetic fields at the black hole’s edge are strong enough to push back on the hot gas and help it resist gravity’s pull. Only the gas that slips through the field can spiral inwards to the event horizon,” explains Jason Dexter, Assistant Professor at the University of Colorado Boulder, US, and Coordinator of the EHT Theory Working Group.

To observe the heart of the M87 galaxy, the collaboration linked eight telescopes around the world — including the northern Chile-based Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and the Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), in which the European Southern Observatory (ESO) is a partner — to create a virtual Earth-sized telescope, the EHT. The impressive resolution obtained with the EHT is equivalent to that needed to measure the length of a credit card on the surface of the Moon.

With ALMA and APEX, which through their southern location enhance the image quality by adding geographical spread to the EHT network, European scientists were able to play a central role in the research,” says Ciska Kemper, European ALMA Program Scientist at ESO. "With its 66 antennas, ALMA dominates the overall signal collection in polarized light, while APEX has been essential for the calibration of the image.”

“ALMA data were also crucial to calibrate, image and interpret the EHT observations, providing tight constraints on the theoretical models that explain how matter behaves near the black hole event horizon,” adds Ciriaco Goddi, a scientist at Radboud University and Leiden Observatory, the Netherlands, who led an accompanying study that relied only on ALMA observations.

The EHT setup allowed the team to directly observe the black hole shadow and the ring of light around it, with the new polarized-light image clearly showing that the ring is magnetized. The results are published today in two separate papers in द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स by the EHT collaboration. The research involved over 300 researchers from multiple organizations and universities worldwide.

The EHT is making rapid advancements, with technological upgrades being done to the network and new observatories being added. We expect future EHT observations to reveal more accurately the magnetic field structure around the black hole and to tell us more about the physics of the hot gas in this region,” concludes EHT collaboration member Jongho Park, an East Asian Core Observatories Association Fellow at the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics in Taipei.


Astronomy in Space: From Hubble to Roman

Telescopes are placed into orbit around Earth or are sent farther out into space to get a clearer view of the universe.

Thirty years ago, the U.S. launched the famous Hubble Space Telescope, whose unique design allowed astronauts to repair and upgrade it in space using advanced technology. It is one of the NASA’s longest-living and most valuable space-based observatories, beaming transformational astronomical images to Earth for decades. Hubble has fundamentally changed our understanding of the cosmos, and its story — filled with challenges overcome by innovation, determination, and the human spirit — inspires us.

The newly named Nancy Grace Roman Space Telescope – or Roman Space Telescope, (formerly known as WFIRST) – is set to launch in the mid-2020s. It will investigate long-standing astronomical mysteries, such as the force behind the universe’s expansion and search for distant planets beyond our solar system. The Roman Space Telescope project passed a critical programmatic and technical milestone in February, earning the official green light to begin hardware development and testing.

We invited two scientists whose careers have been strongly connected with space telescopes to discuss the Hubble Space Telescope’s success and the potential of the upcoming Roman Space Telescope:

  • Professor Meg Urry, Director of the Yale Center for Astronomy and Astrophysics, studies the growth of supermassive black holes over cosmic time to understand their co-evolution with galaxies by using multiple space telescopes.
  • Dr. John Grunsfeld, an astrophysicist and astronaut went on three Space Shuttle flights to repair and upgrade the Hubble Space Telescope, including eight spacewalks.

These scientists will discuss their contribution to the Hubble Space Telescope’s scientific and technological endeavor and what they expect from the future Roman telescope and the future of NASA space telescopes at large.

Molly Bentley, executive producer and co-host of the radio program and podcast, Big Picture Science, will moderate the talk.

Meg Urry is the Director of the Yale Center for Astronomy and Astrophysics. She served as Chair of the Yale Physics Department from 2007 to 2013 and in the presidential line of the American Astronomical Society from 2013-2017. Professor Urry received her Ph.D. from the Johns Hopkins University and her B.S. in Physics and Mathematicsfrom Tufts University. Her scientific research focuses on active galaxies, which host accreting supermassive black holes in their centers. Prof. Urry is a Fellow of the American Astronomical Society, the American Academy of Arts and Sciences, and the National Academy of Sciences, and was awarded the American Astronomical Society’s Annie Jump Cannon and George van Biesbroeck prizes. Prior to moving to Yale in 2001, Prof. Urry was a senior astronomer at the Space Telescope Science Institute, which runs the Hubble Space Telescope for NASA. Professor Urry is known for her efforts to increase the number of women in the physical sciences, for which she won the 2010 Women in Space Science Award from the Adler Planetarium, and she writes on science for CNN.com.

John M. Grunsfeld served as Associate Administrator for the Science Mission Directorate at NASA Headquarters in Washington, D.C. from January 2012-2016. He previously served as the Deputy Director of the Space Telescope Science Institute in Baltimore, managing the science program for the Hubble Space Telescope and the forthcoming James Webb Space Telescope. Grunsfeld’s background includes research in high energy astrophysics, cosmic ray physics, planetary science, and in the emerging field of exoplanet studies with specific interest in future astronomical instrumentation.

Grunsfeld joined NASA’s Astronaut Office in 1992. He is veteran of five space shuttle flights, and visited Hubble three times during these missions. He also performed eight spacewalks to service and upgrade the observatory. He logged more than 58 days in space on his shuttle missions, including 58 hours and 30 minutes of spacewalk time. Grunsfeld first flew to space aboard Endeavour in March 1995 on a mission that studied the far ultraviolet spectra of faint astronomical objects using the Astro-2 Observatory. His second flight was aboard Atlantis in January 1997. The mission docked with the Russian space station Mir, exchanged U.S. astronauts living aboard the outpost, and performed scientific research using the Biorack payload. He also flew on Discovery in December 1999, Columbia in March 2002 and Atlantis in May 2009. This last flight successfully serviced and upgraded the Hubble Space Telescope, during which he was lead spacewalker for Hubble servicing activities. In 2004 and 2005, he served as the commander and science officer on the backup crew for Expedition 13 to the International Space Station.

Grunsfeld graduated from the Massachusetts Institute of Technology in 1980 with a bachelor’s degree in physics. He subsequently earned a master’s degree and, in 1988, a doctorate in physics from the University of Chicago using a cosmic ray experiment on space shuttle Challenger for his doctoral thesis. From Chicago, he joined the faculty of the California Institute of Technology as a Senior Research Fellow in Physics, Mathematics and Astronomy.

Once again, we are planning to hold this month’s SETI Talks online. Registration is required in order to receive the link and password however, capacity is limited. Access will be on a first come first serve basis. Once the virtual room reaches capacity, we will not be able to accommodate more people. We apologize for this inconvenience, but have experienced large numbers of registrations for people who are unable to participate at the last minute, leaving others unable to register. As always, SETI Talks will be recorded and available to everyone after it takes place.