Astronomie

Le télescope spatial Hubble améliorerait-il l'image du trou noir observée par EHT s'il rejoignait un réseau de télescopes ?

Le télescope spatial Hubble améliorerait-il l'image du trou noir observée par EHT s'il rejoignait un réseau de télescopes ?

Ma question concerne l'image du trou noir publiée en avril. Pour autant que je comprends l'idée de l'EHT, il relie les observations de plusieurs endroits pour fonctionner comme un seul télescope avec un rayon égal à la distance entre les télescopes les plus éloignés du réseau. De plus, l'atmosphère terrestre affecte l'observation, par ex. en introduisant des retards. Serait-il avantageux d'ajouter le télescope spatial Hubble à EHT et si oui, pourquoi le HST n'a-t-il pas été inclus dans le réseau d'observation ?


Non, ce ne serait pas le cas, car il fonctionne dans le spectre visible et l'EHT est un réseau de radiotélescopes. Pour que la technique de "l'interférométrie à très longue ligne de base" fonctionne, tous les télescopes doivent fonctionner à la même longueur d'onde, car la combinaison des signaux implique de mesurer exactement l'alignement des pics et des creux des ondes radio des différents télescopes.

Vous pouvez faire du VLBI dans le spectre visible, mais vous devez faire correspondre les ondes encore plus précisément car la lumière a des longueurs d'onde plus courtes que les ondes radio. L'EHT a d'abord collecté toutes les données, puis a passé beaucoup de temps à les combiner par ordinateur, mais cela a nécessité l'utilisation d'horloges très précises pour synchroniser les données. Nous n'avons pas d'horloges suffisamment précises pour faire cela pour la lumière, donc une connexion optique directe est requise entre les multiples télescopes. Il n'y a donc pas encore de bon moyen de faire un télescope optique VLBI planétaire.

Addendum inspiré des commentaires, en particulier de TazAstroSpacial : pour obtenir la même résolution avec la lumière optique, vous pouvez utiliser un réseau de télescopes beaucoup plus petit. Je n'ai pas mentionné ce fait parce que je pensais garder la même taille du tableau et obtenir une meilleure résolution. Mais dans tous les cas, le problème est que les défis liés à l'interférométrie à des longueurs d'onde plus petites compensent largement les avantages d'avoir besoin d'une ouverture plus petite. Du moins dans l'état de l'art actuel.


Le télescope spatial Hubble améliorerait-il l'image du trou noir observée par EHT s'il rejoignait un réseau de télescopes ? - Astronomie

Les données de 19 observatoires sont maintenant publiées et promettent de donner un aperçu sans précédent de ce trou noir et du système qu'il alimente, et d'améliorer les tests de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

"Nous savions que la première image directe d'un trou noir serait révolutionnaire", a déclaré Kazuhiro Hada de l'Observatoire astronomique national du Japon, co-auteur d'une nouvelle étude publiée aujourd'hui (14 avril) dans Les lettres du journal astrophysique décrivant le grand ensemble de données. "Mais pour tirer le meilleur parti de cette image remarquable, nous devons savoir tout ce que nous pouvons sur le comportement du trou noir à ce moment-là en observant sur l'ensemble du spectre électromagnétique."

Pour regarder la vidéo : https://youtu.be/q2u4eK-ph40
Légende de la vidéo : Commençant par l'image désormais emblématique de l'EHT de M87, une nouvelle vidéo emmène les téléspectateurs dans un voyage à travers les données de chaque télescope. Chaque image consécutive affiche des données à partir d'avril 2017 à travers de nombreux facteurs d'échelle dix, à la fois des longueurs d'onde de la lumière et de la taille physique. La séquence commence par l'image EHT du trou noir dans et se déplace ensuite à travers les images d'autres réseaux de radiotélescopes du monde entier, se déplaçant vers l'extérieur dans le champ de vision à chaque étape. (L'échelle de largeur des carrés est donnée en années-lumière dans le coin inférieur droit). Ensuite, la vue passe aux télescopes qui détectent la lumière visible (Hubble et Swift), la lumière ultraviolette (Swift) et les rayons X (Chandra et NuSTAR). L'écran se divise pour montrer comment ces images, qui couvrent la même partie du ciel en même temps, se comparent les unes aux autres. La séquence se termine en montrant ce que les télescopes gamma au sol et Fermi dans l'espace, détectent à partir de ce trou noir et de son jet.

L'immense attraction gravitationnelle d'un trou noir supermassif peut propulser des jets de particules qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière sur de vastes distances. Les jets M87 produisent une lumière couvrant tout le spectre électromagnétique, des ondes radio à la lumière visible en passant par les rayons gamma. Ce modèle est différent pour chaque trou noir. L'identification de ce modèle donne un aperçu crucial des propriétés d'un trou noir (par exemple, son spin et sa production d'énergie), mais c'est un défi car le modèle change avec le temps.

Les scientifiques ont compensé cette variabilité en coordonnant les observations avec de nombreux télescopes parmi les plus puissants au monde au sol et dans l'espace, collectant la lumière de tout le spectre. Il s'agit de la plus grande campagne d'observation simultanée jamais entreprise sur un trou noir supermassif avec des jets.

Le professeur de McGill Daryl Haggard, aux côtés de l'étudiant diplômé Hope Boyce, a aidé à diriger l'acquisition et l'analyse des données de rayons X de Chandra, ainsi que la coordination de la campagne multi-longueurs d'onde. Les données de rayons X, en particulier, sont essentielles pour comprendre la production d'énergie totale du noyau (près du trou noir) et du jet, et pour déterminer si le trou noir est en pleine explosion ou dans un état calme. .

"Heureusement, lors de ces observations, le trou noir est relativement calme, ce qui nous permet d'observer le matériau chaud typique à proximité du trou noir", a déclaré Haggard, professeur agrégé au Département de physique et à l'Institut spatial McGill et est titulaire de la Chaire de recherche du Canada en astrophysique multi-messagers. "Ces observations nous donnent une première vue détaillée des régions où le jet et la matière chaude près de l'horizon des événements se connectent, offrant un aperçu de la façon dont un jet aussi énorme (s'étendant sur 1 000 000 d'années-lumière, oui, c'est un million d'années-lumière ! ) peut être créé par un trou noir dont la taille correspond à celle de notre système solaire (à peine 0,01 année-lumière)."

Les données ont été collectées par une équipe de 760 scientifiques et ingénieurs de près de 200 institutions, couvrant 32 pays ou régions, et utilisant des observatoires financés par des agences et des institutions du monde entier. Les observations se sont concentrées de fin mars à mi-avril 2017.

Chaque télescope fournit des informations différentes sur le comportement et l'impact du trou noir de 6,5 milliards de masse solaire au centre de M87, situé à environ 55 millions d'années-lumière de la Terre.

Cet ensemble de données simultanées à plusieurs longueurs d'onde donne aux chercheurs un instantané du trou noir et de son énorme jet au même moment, afin que les scientifiques puissent voir comment l'énergie et la matière du trou noir et du jet sont liées, sans confusion introduite par variabilité.

"Cet incroyable ensemble d'observations comprend bon nombre des meilleurs télescopes au monde", a déclaré le co-auteur Juan Carlos Algaba de l'Université de Malaisie à Kuala Lumpur, en Malaisie. "C'est un merveilleux exemple d'astronomes du monde entier travaillant ensemble à la poursuite de la science."

Améliorer les tests de la théorie de la relativité d'Einstein

Les premiers résultats montrent que l'intensité de la lumière produite par la matière autour du trou noir supermassif de M87 était la plus faible jamais vue. Cela a produit des conditions idéales pour visualiser l'ombre du trou noir, ainsi que pour pouvoir isoler la lumière des régions proches de l'horizon des événements de ces dizaines de milliers d'années-lumière du trou noir.

La combinaison des données de ces télescopes et des observations EHT actuelles (et futures) permettra aux scientifiques de mener des recherches importantes dans certains des domaines d'étude les plus importants et les plus difficiles de l'astrophysique. Par exemple, les scientifiques prévoient d'utiliser ces données pour améliorer les tests de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Actuellement, les incertitudes sur le matériau tournant autour du trou noir et projeté par jets, en particulier les propriétés qui déterminent la lumière émise, représentent un obstacle majeur pour ces tests GR.

Jusqu'à présent, toutes les observations de trous noirs ont confirmé la suspicion scientifique selon laquelle la théorie de la relativité générale (GR) fonctionne dans ce "régime de forte gravité". Pour en faire une déclaration encore plus forte et vraiment tester la GR, nous devons comprendre le matériau chaud. près du trou noir et chassés dans le jet, et pour ce faire, les scientifiques ont besoin d'observations multi-longueurs d'onde comme celles présentées ici.

Comprendre les origines des rayons cosmiques

Une question connexe qui est abordée par l'étude d'aujourd'hui concerne l'origine des particules énergétiques appelées "rayons cosmiques", qui bombardent continuellement la Terre depuis l'espace extra-atmosphérique. Leurs énergies peuvent être un million de fois supérieures à ce qui peut être produit dans le plus puissant accélérateur de la Terre, le Grand collisionneur de hadrons. Les énormes jets lancés à partir de trous noirs, comme ceux montrés sur les images d'aujourd'hui, sont considérés comme la source la plus probable des rayons cosmiques les plus énergétiques, mais il y a de nombreuses questions sur les détails, y compris les emplacements précis où les particules obtiennent accéléré. Parce que les rayons cosmiques produisent de la lumière via leurs collisions, les rayons gamma les plus énergétiques peuvent localiser cet emplacement, et la nouvelle étude indique que ces rayons gamma ne sont probablement pas produits près de l'horizon des événements, du moins pas en 2017. Une clé pour régler ce débat sera comparée aux observations de 2018 et aux nouvelles données collectées cette semaine.

"La compréhension de l'accélération des particules est vraiment essentielle à notre compréhension de l'image EHT ainsi que des jets, dans toutes leurs couleurs", a déclaré le co-auteur Sera Markoff, de l'Université d'Amsterdam. "Ces jets parviennent à transporter l'énergie libérée par le trou noir à des échelles plus grandes que la galaxie hôte, comme un énorme cordon d'alimentation. Nos résultats nous aideront à calculer la quantité d'énergie transportée et l'effet que les jets du trou noir ont sur son environnement."

De nouvelles observations ont lieu maintenant

La publication de ce nouveau trésor de données coïncide avec la course d'observation EHT 2021, qui exploite un éventail mondial d'antennes paraboliques, la première depuis 2018. La campagne de l'année dernière a été annulée en raison de la pandémie de COVID-19, et la l'année précédente a été suspendu en raison de problèmes techniques imprévus. Cette semaine même, les astronomes d'EHT ciblent à nouveau le trou noir supermassif de M87, celui de notre Galaxie (appelé Sagittaire A*), ainsi que plusieurs trous noirs plus éloignés pendant six nuits. Par rapport à 2017, le réseau a été amélioré en ajoutant trois radiotélescopes supplémentaires : le télescope du Groenland, le télescope de 12 mètres de Kitt Peak en Arizona et le réseau millimétrique étendu du Nord (NOEMA) en France.

"Avec la publication de ces données, combinée à la reprise de l'observation et à un EHT amélioré, nous savons que de nombreux nouveaux résultats passionnants sont à l'horizon", a déclaré le co-auteur Mislav Baloković de l'Université de Yale.

Informations Complémentaires

La lettre du journal astrophysique décrivant ces résultats est disponible ici https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abef71.

Ce document a été dirigé par 33 membres du groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples EHT et comprend comme coauteurs les membres des collaborations suivantes : l'ensemble de la collaboration Event Horizon Telescope la collaboration Fermi Large Area Telescope la collaboration HESS la collaboration MAGIC la collaboration VERITAS et la collaboration EAVN . Les coordinateurs du groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples de l'EHT sont Sera Markoff, Kazuhiro Hada et Daryl Haggard, qui, avec Juan Carlos Algaba et Mislav Baloković, ont également coordonné les travaux sur l'article.

Les installations MWL partenaires comprennent : Réseau européen VLBI (EVN) Réseau à haute sensibilité (HSA) Exploration VLBI de la radioastrométrie (VERA) Réseau VLBI coréen (KVN) Réseau VLBI d'Asie de l'Est/KVN et Réseau VERA (EAVN/KaVA) Réseau à très longue base ( 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) Haut débit Mission de spectroscopie aux rayons X et mission multi-miroirs à rayons X (XMM-Newton) Télescope spatial Fermi (Fermi-LAT) Système stéréoscopique à haute énergie (HESS) Imagerie gamma de l'atmosphère majeure Télescopes Cherenkov (MAGIC) Réseau de télescopes d'imagerie à rayonnement très énergétique Système (VERITAS).

La campagne 2017 a impliqué un grand nombre d'observatoires et de télescopes. Aux longueurs d'onde radio il s'agissait : le Réseau Européen d'Interférométrie à Très Longue Base (VLBI) (EVN) le 9 mai 2017, le High Sensitivity Array (HSA), qui comprend le Very Large Array (VLA), l'antenne Effelsberg 100m et les 10 stations de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) Very Long Baseline Array (VLBA) les 15, 16 et 20 mai l'exploration VLBI de la radioastronomie (VERA) à 17 reprises en 2017 le réseau coréen VLBI (KVN) sur sept époques entre mars et décembre le réseau VLBI d'Asie de l'Est (EAVN) et le KVN et VERA Array (KaVA) , sur 14 époques entre mars et mai 2017, le VLBA le 5 mai 2017 le Global Millimeter-VLBI-Array (GMVA) le 30 mars 2017 l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) le Submillimeter Array (SMA) dans le cadre d'un programme de surveillance continue. Aux longueurs d'onde ultraviolettes (UV), il a impliqué l'observatoire Neil Gehrels Swift (Swift) avec de multiples observations entre le 22 mars et le 20 avril 2017 et aux longueurs d'onde optiques : Swift et le télescope spatial Hubble les 7, 12 et 17 avril 2017. ( Les données Hubble ont été extraites des archives Hubble car elles faisaient partie d'un programme d'observation indépendant.) Aux longueurs d'onde des rayons X, cela impliquait l'observatoire de rayons X Chandra les 11 et 14 avril 2017, le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires (NuSTAR) en avril 11 et 14 2017 et Swift. Aux longueurs d'onde des rayons gamma, Fermi a impliqué du 22 mars au 20 avril 2017, le système stéréoscopique à haute énergie (H.E.S.S), les télescopes Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) et le Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

Le groupe de travail EHT Multi-wavelength (MWL) est un collectif de membres de la collaboration EHT et de partenaires externes travaillant ensemble pour assurer une couverture MWL à large bande pendant les campagnes EHT, afin de maximiser la production scientifique. La collaboration EHT implique plus de 300 chercheurs d'Afrique, d'Asie, d'Europe, d'Amérique du Nord et du Sud. La collaboration internationale s'efforce de capturer les images de trou noir les plus détaillées jamais obtenues en créant un télescope virtuel de la taille de la Terre. Soutenu par des investissements internationaux considérables, l'EHT relie les télescopes existants à l'aide de nouveaux systèmes créant un instrument fondamentalement nouveau avec le pouvoir de résolution angulaire le plus élevé jamais atteint.

Les télescopes EHT individuels impliqués sont : ALMA, APEX, le télescope IRAM de 30 mètres, le télescope James Clerk Maxwell (JCMT), le grand télescope millimétrique (LMT), le réseau submillimétrique (SMA), le télescope submillimétrique (SMT) et le télescope du pôle Sud (SPT). Le télescope du Groenland, le télescope de Kitt Peak et NOEMA ont rejoint EHT après les observations de 2017.

Les installations MWL partenaires comprennent : Réseau européen VLBI (EVN) Réseau à haute sensibilité (HSA) Exploration VLBI de la radioastrométrie (VERA) Réseau VLBI coréen (KVN) Réseau VLBI d'Asie de l'Est/KVN et Réseau VERA (EAVN/KaVA) Réseau à très longue base ( 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) Haut débit Mission de spectroscopie aux rayons X et mission multi-miroirs à rayons X (XMM-Newton) Télescope spatial Fermi (Fermi-LAT) Système stéréoscopique à haute énergie (HESS) Imagerie gamma de l'atmosphère majeure Télescopes Cherenkov (MAGIC) Réseau de télescopes d'imagerie à rayonnement très énergétique Système (VERITAS).

" L'article: Event Horizon Telescope Science Multi-Wavelength Science Working Group et al.: Broadband Multi-wavelength Properties of M87 Pendant the 2017 Event Horizon Telescope Campaign, The Astrophysical Journal Letters, 911, L11, 14 avril 2021, publication La recherche a été financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG, y compris une subvention à la découverte et le Programme de bourses d'études supérieures du Canada Alexander Graham Bell du CRSNG) et le programme des Chaires de recherche du Canada.


Les télescopes s'unissent pour des observations sans précédent du célèbre trou noir

En avril 2019, les scientifiques ont publié la première image d'un trou noir dans la galaxie M87 à l'aide du télescope Event Horizon (EHT). Cependant, cette réalisation remarquable n'était que le début de l'histoire scientifique à raconter. Les astrophysiciens de l'ECAP ont contribué à cet effort mondial.

Les données de 19 observatoires sont publiées et promettent de donner un aperçu inégalé de ce trou noir et du système qu'il alimente, et d'améliorer les tests de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

"Nous savions que la première image directe d'un trou noir serait révolutionnaire", a déclaré Kazuhiro Hada de l'Observatoire astronomique national du Japon, co-auteur d'une nouvelle étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters pour décrire le grand ensemble de données. . "Mais pour tirer le meilleur parti de cette image remarquable, nous devons savoir tout ce que nous pouvons sur le comportement du trou noir à ce moment-là en observant sur l'ensemble du spectre électromagnétique."

L'immense attraction gravitationnelle d'un trou noir supermassif peut propulser des jets de particules qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière sur de vastes distances. Les jets du M87 produisent une lumière couvrant tout le spectre électromagnétique, des ondes radio à la lumière visible en passant par les rayons gamma. Ce modèle est différent pour chaque trou noir. L'identification de ce modèle donne un aperçu crucial des propriétés d'un trou noir (par exemple, son spin et sa production d'énergie), mais c'est un défi car le modèle change avec le temps.

Les scientifiques ont compensé cette variabilité en coordonnant les observations avec bon nombre des télescopes les plus puissants au monde au sol et dans l'espace, collectant la lumière de tout le spectre. Il s'agit de la plus grande campagne d'observation simultanée jamais entreprise sur un trou noir supermassif avec des jets.

Commençant par l'image désormais emblématique de l'EHT de M87, une nouvelle vidéo emmène les téléspectateurs dans un voyage à travers les données de chaque télescope. Chaque trame consécutive montre des données sur de nombreux facteurs d'échelle dix, à la fois des longueurs d'onde de la lumière et de la taille physique. La séquence commence par l'image EHT du trou noir de M87 publiée en avril 2019 (les données ont été obtenues en avril 2017). Il se déplace ensuite à travers les images d'autres réseaux de radiotélescopes du monde entier, se déplaçant vers l'extérieur dans le champ de vision à chaque étape. (L'échelle pour la largeur des carrés est donnée en années-lumière dans le coin inférieur droit). Ensuite, la vue passe aux télescopes qui détectent la lumière visible (Hubble et Swift), la lumière ultraviolette (Swift) et les rayons X (Chandra et NuSTAR). L'écran se divise pour montrer comment ces images, qui couvrent la même partie du ciel en même temps, se comparent les unes aux autres. La séquence se termine en montrant ce que les télescopes gamma au sol dont H.E.S.S., et Fermi dans l'espace, détectent à partir de ce trou noir et de son jet.

Zoom arrière du trou noir dans la galaxie Messier 87, tout en voyageant à travers le spectre électromagnétique de la lumière. À chaque étape, nous montrons des données qui couvrent une échelle énorme en taille et en longueurs d'onde de la lumière. Cette vidéo multi-longueurs d'onde est l'aboutissement d'une immense collaboration internationale, nécessitant 19 installations différentes sur Terre et dans l'espace pour capter toute la lumière.
(Crédit : Groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples EHT la collaboration EHT ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) l'EVN la collaboration EAVN VLBA (NRAO) le GMVA le télescope spatial Hubble l'observatoire Neil Gehrels Swift l'observatoire à rayons X Chandra le nucléaire Spectroscopic Telescope Array la collaboration Fermi-LAT la collaboration HESS la collaboration MAGIC la collaboration VERITAS NASA, ESA et ESO NASA/GSFC/SVS/M.Subbarao & NASA/CXC/SAO/A.Jubett.)

Chaque télescope fournit des informations différentes sur le comportement et l'impact du trou noir de 6,5 milliards de masse solaire au centre de M87, situé à environ 55 millions d'années-lumière de la Terre.

« Il existe plusieurs groupes impatients de voir si leurs modèles correspondent à ces riches observations, et nous sommes ravis de voir toute la communauté utiliser cet ensemble de données publiques pour nous aider à mieux comprendre les liens profonds entre les trous noirs et leurs jets. » a déclaré le co-auteur Daryl Haggard de l'Université McGill à Montréal, Canada.

Les données ont été collectées par une équipe de 760 scientifiques et ingénieurs de près de 200 institutions, couvrant 32 pays ou régions, et utilisant des observatoires financés par des agences et des institutions du monde entier. Les observations se sont concentrées de fin mars à mi-avril 2017.

"Cet incroyable ensemble d'observations comprend plusieurs des meilleurs télescopes au monde", a déclaré le co-auteur Juan Carlos Algaba de l'Université de Malaisie à Kuala Lumpur, en Malaisie. "C'est un merveilleux exemple d'astronomes du monde entier travaillant ensemble à la poursuite de la science."

Les premiers résultats montrent que l'intensité de la lumière produite par la matière autour du trou noir supermassif de M87 était la plus faible jamais vue. Cela a produit des conditions idéales pour visualiser «l'ombre» du trou noir, ainsi que pour pouvoir isoler la lumière des régions proches de l'horizon des événements de ces dizaines de milliers d'années-lumière du trou noir.

La combinaison des données de ces télescopes et des observations EHT actuelles (et futures) permettra aux scientifiques de mener des recherches importantes dans certains des domaines d'étude les plus importants et les plus difficiles de l'astrophysique. Par exemple, les scientifiques prévoient d'utiliser ces données pour améliorer les tests de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Actuellement, les incertitudes sur le matériau tournant autour du trou noir et projeté par jets, en particulier les propriétés qui déterminent la lumière émise, représentent un obstacle majeur pour ces tests GR.

Une question connexe abordée par les études d'aujourd'hui concerne l'origine des particules énergétiques appelées «rayons cosmiques», qui bombardent continuellement la Terre depuis l'espace. Leurs énergies peuvent être un million de fois supérieures à ce qui peut être produit dans le plus puissant accélérateur de la Terre, le Grand collisionneur de hadrons. On pense que les énormes jets lancés par les trous noirs, comme ceux montrés sur les images d'aujourd'hui, sont la source la plus probable des rayons cosmiques les plus énergétiques, mais il y a beaucoup de questions sur les détails, y compris les emplacements précis où les particules sont accélérées. Étant donné que les rayons cosmiques produisent de la lumière via leurs collisions, les rayons gamma les plus énergétiques peuvent localiser cet emplacement, et la nouvelle étude indique que ces rayons gamma ne sont probablement pas produits près de l'horizon des événements, du moins pas en 2017. Une clé pour régler ce problème le débat sera une comparaison avec les observations de 2018 et les nouvelles données collectées cette semaine.

"La compréhension de l'accélération des particules est vraiment essentielle à notre compréhension de l'image EHT ainsi que des jets, dans toutes leurs" couleurs "", a déclaré le co-auteur Sera Markoff, de l'Université d'Amsterdam. "Ces jets parviennent à transporter l'énergie libérée par le trou noir à des échelles plus grandes que la galaxie hôte, comme un énorme cordon d'alimentation. Nos résultats nous aideront à calculer la quantité d'énergie transportée et l'effet des jets du trou noir sur son environnement. »

La publication de ce nouveau trésor de données coïncide avec la course d'observation EHT 2021, qui exploite un éventail mondial d'antennes paraboliques, la première depuis 2018. La campagne de l'année dernière a été annulée en raison de la pandémie de COVID-19, et l'année précédente a été suspendu en raison de problèmes techniques imprévus. Cette semaine même, les astronomes d'EHT ciblent à nouveau le trou noir supermassif de M87, celui de notre Galaxie (appelé Sagittaire A*), ainsi que plusieurs trous noirs plus éloignés pendant six nuits. Par rapport à 2017, le réseau a été amélioré en ajoutant trois radiotélescopes supplémentaires : le télescope du Groenland, le télescope de 12 mètres de Kitt Peak en Arizona et le Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) en France.

"Avec la publication de ces données, combinée à la reprise de l'observation et à un EHT amélioré, nous savons que de nombreux nouveaux résultats passionnants sont à l'horizon", a déclaré le co-auteur Mislav Baloković de l'Université de Yale.

Image composite montrant à quoi ressemblait le système M87, sur l'ensemble du spectre électromagnétique, lors de la campagne d'avril 2017 du télescope Event Horizon pour prendre la première image emblématique d'un trou noir. Nécessitant 19 installations différentes sur Terre et dans l'espace, cette image révèle les énormes échelles couvertes par le trou noir et son jet pointé vers l'avant, lancé juste à l'extérieur de l'horizon des événements et couvrant toute la galaxie.
(Crédit : le groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples EHT la collaboration EHT ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) l'EVN la collaboration EAVN VLBA (NRAO) le GMVA le télescope spatial Hubble, l'observatoire Neil Gehrels Swift l'observatoire à rayons X Chandra le Réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires la collaboration Fermi-LAT la collaboration HESS la collaboration MAGIC la collaboration VERITAS NASA et ESA Composition par JC Algaba.)

Plus d'informations :

La lettre du journal astrophysique décrivant ces résultats a été dirigée par 33 membres du groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples EHT et comprend en tant que coauteurs les membres des collaborations suivantes : l'ensemble de la collaboration Event Horizon Telescope la collaboration Fermi Large Area Telescope la collaboration HESS la collaboration MAGIC la VERITAS collaboration et la collaboration EAVN. Les coordinateurs du groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples de l'EHT sont Sera Markoff, Kazuhiro Hada et Daryl Haggard, qui, avec Juan Carlos Algaba et Mislav Baloković, ont également coordonné les travaux sur l'article.

Le groupe de travail EHT Multi-wavelength (MWL) est un collectif de membres de la collaboration EHT et de partenaires externes travaillant ensemble pour assurer une couverture MWL à large bande pendant les campagnes EHT, afin de maximiser la production scientifique. La collaboration EHT implique plus de 300 chercheurs d'Afrique, d'Asie, d'Europe, d'Amérique du Nord et du Sud. La collaboration internationale s'efforce de capturer les images de trou noir les plus détaillées jamais obtenues en créant un télescope virtuel de la taille de la Terre. Soutenu par des investissements internationaux considérables, l'EHT relie les télescopes existants à l'aide de nouveaux systèmes, créant ainsi un instrument fondamentalement nouveau avec le pouvoir de résolution angulaire le plus élevé jamais atteint.

Les télescopes EHT individuels impliqués sont : ALMA, APEX, le télescope IRAM de 30 mètres, le télescope James Clerk Maxwell (JCMT), le grand télescope millimétrique (LMT), le réseau submillimétrique (SMA), le télescope submillimétrique (SMT) et le télescope du pôle Sud (SPT). Le télescope du Groenland, le télescope de Kitt Peak et NOEMA ont rejoint EHT après les observations de 2017.

Les installations MWL partenaires comprennent : Réseau européen VLBI (EVN) Réseau à haute sensibilité (HSA) Exploration VLBI de la radioastrométrie (VERA) Réseau VLBI coréen (KVN) Réseau VLBI d'Asie de l'Est/KVN et Réseau VERA (EAVN/KaVA) Réseau à très longue base ( 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) Haut débit Mission de spectroscopie aux rayons X et mission multi-miroirs à rayons X (XMM-Newton) Télescope spatial Fermi (Fermi-LAT) Système stéréoscopique à haute énergie (HESS) Imagerie gamma de l'atmosphère majeure Télescopes Cherenkov (MAGIC) Réseau de télescopes d'imagerie à rayonnement très énergétique Système (VERITAS).


Dr Dorit Glawion
Lehrstuhl für Physik (Prof. Dr. Funk)
Tél. : 09131/85-25382
[email protected]


Un télescope virtuel de la taille de la Terre pour étudier le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée

En astronomie, tout comme dans de nombreux autres aspects de la vie, plus c'est gros, mieux c'est. Prenant cet adage à cœur, des astronomes de l'Université de l'Arizona aident à construire un radiotélescope virtuel de la taille de la Terre elle-même. Avec un facteur de résolution plus de mille fois supérieur à celui du télescope spatial Hubble, le nouveau télescope Event Horizon (EHT) sera utilisé pour étudier en détail le trou noir supermassif au centre de notre Voie lactée.

Une équipe dirigée par Dan Marrone, professeur adjoint d'astronomie et d'observatoire Steward à l'Université de l'Arizona, a récemment aidé à assembler le dernier d'une gamme de radiotélescopes à travers le monde qui font partie d'un ensemble d'instruments utilisés pour la très longue ligne de base. Interférométrie, ou "VLBI" - une technique par laquelle un télescope d'une taille égale à la séparation maximale entre plusieurs radiotélescopes liés peut être émulé. Ce dernier instrument est situé en Antarctique et est connu sous le nom de South Pole Telescope (SPT). La connexion du SPT complète la boucle d'une gamme d'autres appareils d'observation haut de gamme à travers le monde.

"Maintenant que nous avons fait le VLBI avec le SPT, le télescope Event Horizon couvre vraiment toute la Terre, du télescope submillimétrique sur le mont Graham en Arizona, à la Californie, Hawaï, le Chili, le Mexique, l'Espagne et le pôle Sud", a déclaré Dan Marrone. « Les lignes de base de SPT nous donnent une résolution deux à trois fois supérieure à celle de nos réseaux précédents, ce qui est absolument crucial pour les objectifs de l'EHT. Pour vérifier l'existence d'un horizon des événements, le « bord » d'un trou noir, et plus généralement pour tester la théorie de la relativité générale d'Einstein, nous avons besoin d'une image très détaillée d'un trou noir. Avec l'EHT complet, nous devrions pouvoir le faire. "

Identifié comme étant à proximité du Sagittaire A* (prononcé "A-star"), le trou noir supermassif à étudier par l'EHT se trouve à 26 000 années-lumière au centre de notre galaxie. Avec une masse quatre millions de fois supérieure à celle de notre propre soleil, et possédant un diamètre équivalent à la largeur de l'orbite de Mercure, Sagittarius A* mérite certainement son titre de trou noir supermassif. Cependant, à de si grandes distances, même cet objet gargantuesque est difficile à voir, même avec les télescopes les plus puissants.

L'instrument de détection de micro-ondes SPT est situé en Antarctique (Photo : Dan Marrone/UA)

C'est là que l'EHT profitera de sa zone de captage de la taille de la Terre. L'exploit de regarder l'horizon des événements de cet objet supermassif étant, comme le déclare l'équipe, aussi problématique que d'essayer de lire la date d'émission sur un sou à New York depuis quelque part en Californie, les capacités de résolution de cet instrument aux multiples facettes ne peuvent être sous-estimé. Incorporating an array of super-sensitive instruments from around the world, such as the ALMA in Chile, the enormous baseline from the sheer spread of telescopes criss-crossing the globe is hoped to achieve such resolution.

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. Credit: 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. Les observations sont essentielles pour expliquer comment la galaxie M87, située à 55 millions d'années-lumière, est capable de lancer des jets énergétiques à partir de son cœur.

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.

Le 10 avril 2019, les scientifiques ont publié la toute première image d'un trou noir, révélant une structure en forme d'anneau lumineux avec une région centrale sombre - l'ombre du trou noir. 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. La plupart des matières se trouvant près du bord d'un trou noir y tombent. Cependant, certaines des particules environnantes s'échappent quelques instants avant d'être capturées et sont projetées loin dans l'espace sous la forme de 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.

Les astronomes se sont appuyés sur différents modèles du comportement de la matière près du trou noir pour mieux comprendre ce processus. 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.

Les observations fournissent de nouvelles informations sur la structure des champs magnétiques juste à l'extérieur du trou noir. 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. La résolution impressionnante obtenue avec l'EHT est équivalente à celle nécessaire pour mesurer la longueur d'une carte de crédit à la surface de la Lune.

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 The Astrophysical Journal Letters 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.


Voir la vidéo: Maiken lakkiaiset. Hubble aloittaa (Juillet 2021).