Det 12 m långa radioteleskopet APEX i Chile har utrustats med specialutrustning inklusive bredbandbreddinspelare och en stabil vätgasmaser -klocka för att utföra gemensamma interferometriska observationer med andra teleskop vid våglängder så korta som 1,3 mm och målet att få den ultimata bilden av det svarta hålskugga. Tillägget av APEX till det så kallade Event Horizon Telescope (EHT), som tills nyligen bestod av antenner endast på norra halvklotet, avslöjar nya och aldrig tidigare skådade detaljer i strukturen för Sgr A* i Vintergatans centrum. Den ökade vinkelupplösningen från APEX-teleskopet avslöjar nu detaljer i den asymmetriska och inte punktliknande källstrukturen, som är så små som 36 miljoner km. Detta motsvarar dimensioner som bara är 3 gånger större än det svarta hålets hypotetiska storlek (3 Schwarzschild Detta motsvarar dimensioner som bara är 3 gånger större än det svarta hålets hypotetiska storlek (3 Schwarzschild radier).

Resultaten publiceras i The Astrofysisk tidskrift .

Astronomer jagar det yttersta beviset på Einsteins teori om allmän relativitet, vilket är att få en direkt bild av skuggan av ett svart hål. Detta är möjligt genom att kombinera radioteleskop spridda över hela världen med en teknik som kallas Very Long Baseline Interferometry (VLBI). De deltagande teleskopen är placerade på stora höjder för att minimera störningen från atmosfären och på avlägsna platser med klar himmel, gör det möjligt att observera den kompakta radiokällan Skytten A* (Sgr A*) i mitten av Vintergatan.

Forskargruppen observerade Sgr A* 2013 med VLBI -teleskop på fyra platser. Teleskopen inkluderar APEX -teleskopet i Chile, CARMA -matrisen i Kalifornien, JCMT och den fasade SMA på Hawaii, och SMT -teleskopet i Arizona. Sgr A* detekterades med alla stationer och den längsta baslinjelängden nådde upp till nästan 10, 000 kilometer, indikerar en ultrakompakt och asymmetrisk (inte punktliknande) källstruktur.

"APEX -teleskopets deltagande fördubblar nästan längden på de längsta baslinjerna i jämförelse med tidigare observationer och leder till en spektakulär upplösning på endast 3 Schwarzschild -radier", säger Ru-Sen Lu från Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) i Bonn, Tyskland, huvudförfattaren till publikationen. "Den avslöjar detaljer i den centrala radiokällan som är mindre än ackumuleringsskivans förväntade storlek", tillägger Thomas Krichbaum, initiativtagare till mm-VLBI-observationerna med APEX.

Placeringen av APEX på södra halvklotet förbättrar avsevärt bildkvaliteten för en källa så långt söderut på himlen som Skytten A* (−29 grader deklination). APEX har banat väg för införandet av det stora och extremt känsliga ALMA -teleskopet i EHT -observationerna, som nu framförs en gång om året.

"Vi har arbetat hårt på mer än 5000 meters höjd för att installera utrustningen för att göra APEX -teleskopet redo för VLBI -observationer vid 1,3 mm våglängd", säger Alan Roy, även från MPIfR som leder VLBI -teamet på APEX. "Vi är stolta över APEX goda prestanda i detta experiment."

Teamet använde en modellanpassad procedur för att undersöka händelsehorisont-skala-strukturen för Sgr A*. "Vi började ta reda på hur horisontskalestrukturen kan se ut, snarare än att bara dra generiska slutsatser av synligheterna som vi provade. Det är mycket uppmuntrande att se att montering av en ringliknande struktur överensstämmer mycket väl med data, även om vi inte kan utesluta andra modeller, t.ex., en sammansättning av ljuspunkter. ", tillägger Ru-Sen Lu. Framtida observationer med fler teleskop som läggs till i EHT kommer att reda ut resterande oklarheter i avbildningen.

Det svarta hålet i mitten av vår galax är inbäddat i ett tätt interstellärt medium, som kan påverka utbredningen av elektromagnetiska vågor längs siktlinjen. "Dock, den interstellära scintillationen, vilket i princip kan leda till bildstörningar, är inte en starkt dominerande effekt vid 1,3 mm våglängd ", säger Dimitrios Psaltis från University of Arizona, som är forskare i EHT -projektet.

"Resultaten är ett viktigt steg i den pågående utvecklingen av Event Horizon Telescope", säger Sheperd Doeleman från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics och chef för EHT-projektet. "Analysen av nya observationer, som sedan 2017 även inkluderar ALMA, kommer att ta oss ytterligare ett steg närmare att avbilda det svarta hålet i mitten av vår galax. "