对后院射电天文学探测黑洞有哪些实际考虑?


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显然,可以直接观察业余天文学家的黑洞,例如在“如何发现黑洞?”问题中专业人士所做的描述。这几乎是不可能的,因此这些观察将基于它们对周围物质(特别是吸积盘和射流)的影响,并且更有可能检测到辐射信号。

考虑到许多黑洞的位置是已知的,后院的射电天文学家需要采取哪些实际考虑来尝试探测黑洞?

射电天文学导论(射电天文学会)中实际讨论了对脉冲星和伽马射线爆发的业余射电天文探测,这个问题是要了解将这些技术扩展到探测黑洞所需的实际考虑。


我会说错误框太大,看不到BH显示的任何有趣的行为。例如,Cyg A可能只是一个大的无线电发射波峰,并且这些波瓣无法区分。
2013年

@Manishearth您可以获取参考并将其写为答案吗?

Answers:


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分辨率/错误框。射电天文学一直受到分辨率的阻碍,因为它与望远镜的大小成反比,并且制造更大的望远镜(即使使用干涉仪)也不总是那么容易。没有任何现代技术可以替代大有效直径。(当我说有效时,我在这里包括干涉测量法;任一种方法都需要大面积的基础)。

让我们来看看雷伯的初始文件1,在那里他第一次映射天空:

在此处输入图片说明

在左侧的图中,从上而下,在轮廓图中的三个峰是仙后座A天鹅座甲,最后人马座A。后两者有黑洞起源,前者是超新星遗迹。

雷伯望远镜的分辨力在这里似乎是6度,直径是31.4英尺(他专注于1.9m波长)。

现在,根据瑞利准则,角分辨率与波长除以直径成正比。如前所述,这是射电天文学家的主要限制因素,它将使业余射电天文学家无法制造出色的望远镜-业余爱好者通常没有在英亩或土地上建造好的干涉仪(更不用说精度)了,并且单身业余爱好者不能将碟形望远镜做得太大。可能有人注意到,我在这里引用的是旧望远镜上的较旧的观察结果。然而,考虑到射电天文技术并没有改变几乎一样大小了,它应该是确定的业余望远镜与过去的小望远镜进行比较。

现在,尽管同时发现了Sgr A的放射亮度,但Cyg A却是第一个被鉴定为黑洞的人。出于这个原因,我将其余的分析重点放在Cyg A上,因为有理由认为,在较亮的无线电源中第一个确认的BH会有更突出的指示,那就是黑洞。

让我们看一下分辨率更高的Cyg A:

在此处输入图片说明

(从本文2开始,使用5km数组

请注意,中间的黑色斑点是实际的星系(可能是叠加在轮廓图上的光学照片)。

我们可以看到裂片的宽度不到一分钟。(实际星系的宽度约为50弧秒

对我来说,最想看到的是来自中央银河系的气体喷流。正如我在这里的答复所提到的那样,这些发射气体的气体射流在数千个光年中处于稳定状态,这表明它们来自某种已经稳定了很长时间的宇宙陀螺仪。但是,即使使用莱尔望远镜,1969年的人们也无法获得它们的照片。从叶的形状仅略微暗示它们的存在。

好吧,所以没有喷气机。还有什么可以指示黑洞?他们可以尝试自己观察叶片。它们没有直接表明存在黑洞,但是它们的形状暗示着它们是由喷流形成的(回想起来很像)。

但是,由于波瓣尺寸小于一弧分,因此业余爱好者也无法在这里得到很多东西。一个非常好的业余望远镜很可能会发现有两个裂片,但据我所知,没有其他的裂片。

其他有趣的部分将是中央星系本身,但是它太小了。在光学区域中,人们可能有机会看到Baade的“碰撞星系”(看起来只像一对碰撞星系)。引力效应(透镜等)实际上仅在光学系统及其外部可见,要使其在无线电中可见,我们需要非常幸运,并且必须在Cyg A后面有巨大的无线电源通过-不会很快发生。


我非常确定,类似的分析对Sgr A或任何其他黑洞候选人也适用;气体射流太小而无法达到业余射频分辨率,黑洞的引力效应只能在光学和X射线频率下很好地起作用。

1. Reber,G.(1944年)。宇宙静止。天体物理学杂志,100,279。

2. Mitton,S.和Ryle,M.(1969)。天鹅座A在2. 7 GHz和5 GHz的高分辨率观测结果。皇家天文学会月刊,146,221。


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寻找黑洞的业余爱好者的另一个问题是,无法从地球表面观察到以连续或爆发的X射线和伽马射线形式出现的黑洞的信号特征,这是因为大气( )保护我们免受此类攻击。

地球大气对EM光谱的透明度

因此,这就是为什么您需要进入太空或在没有大气层的行星表面上飞行的原因(月亮是合适的,火星也应该这样做,因为那里的大气压力为6毫巴,而空间射线一直到达表面,而不是地球在海平面上的700-1000毫巴),或发送自己的太空望远镜,例如

http://xmm.esac.esa.int/ XMM牛顿

http://chandra.harvard.edu/

特别是

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

Nustar-提供X射线产品。

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