Спостереження на більш високій частоті допомагають відокремити світло, викривлене горизонтом подій, від гарячого газу, що закручується навколо надмасивної чорної діри.
Міжнародна колаборація “Телескоп горизонту подій” (EHT) повідомила про досягнення “найвищої роздільної здатності” під час спостереження з поверхні Землі за чорною дірою, що ховається в самому серці далекої галактики. Під час тестового спостереження EHT виявив світло від далеких галактик на частоті 345 ГГц, що відповідає довжині хвилі 0,87 мм.
EHT – це глобальна мережа радіотелескопів, що працюють разом для створення віртуального телескопа розміром із Землю. Раніше дослідники проєкту показали, який вигляд мають надмасивні чорні діри в центрі галактики M87 і Чумацького Шляху, а також знайшли фотонне кільце в галактиці M87.
Перші знімки надмасивних чорних дір, опубліковані раніше, отримали на основі аналізу радіохвиль на частоті 230 ГГц, розповідають учасники проєкту. На цих знімках яскраве кільце, яке утворилося внаслідок викривлення світла в гравітаційному полі чорної діри, все ще виглядало розмитим. За допомогою аналізу світла на більшій частоті до 345 ГГц дослідники очікують отримання на 50% чіткіших зображень чорних дір із Землі в майбутньому.
Змодельоване зображення, яке показує як чіткість знімка надмасивної чорної діри M87* змінюється при збільшенні частоти спостережуваних радіохвиль. Зображення: EHT, D. Pesce, A. Chael
EHT використовує для спостереження техніку інтерферометрії з наддовгою базою (VLBI). Щоб отримати зображення з вищою роздільною здатністю, в астрономів є два варіанти: збільшити відстань між радіотелескопами або вести спостереження на вищій частоті. Оскільки Телескоп горизонту подій уже покривав усю планету, для підвищення роздільної здатності потрібно було розширити частотний діапазон мережі.
Призма розщеплює біле світло на веселку кольорів, тому що різні довжини хвиль проходять через скло з різною швидкістю. Але гравітація згинає все світло однаково, тому теорія Ейнштейна пророкує, що розмір кілець, видимих EHT, має бути однаковим як на 230 ГГц, так і на 345 ГГц, тоді як гарячий газ, що закручується навколо чорних дір, матиме різний вигляд.
Змодельоване зображення надмасивної чорної діри M87* на основі спостереження на різних частотах. Джерело: EHT, D. Pesce, A. Chael
Можливість спостерігати нічне небо за допомогою окремих телескопів на частоті 345 ГГц існувала й раніше. Але синхронній роботі безлічі телескопів заважало те, що водяна пара в атмосфері поглинає хвилі на частоті 345 ГГц набагато сильніше, ніж на частоті 230 ГГц, послаблюючи сигнали від чорних дір. Для підвищення чутливості EHT дослідники збільшили смугу пропускання приладів і дочекалися гарної погоди на всіх ділянках спостереження.