Quelles sont les considérations pratiques pour la détection par radio-astronomie dans les jardins des trous noirs?

De toute évidence, l'observation directe d'un trou noir pour un astronome amateur, comme décrit pour ce que font les professionnels dans la question "Comment trouve-t-on les trous noirs?" serait presque impossible, de sorte que les observations seraient basées sur leurs effets de la matière environnante (en particulier, les disques d'accrétion et les jets) et plus probablement la détection des signaux de rayonnement.

Étant donné que l'emplacement de nombreux trous noirs est connu, quelles considérations pratiques un radio-astronome de l'arrière-cour devrait-il considérer pour tenter de détecter les trous noirs?

La détection par radio-astronomie amateur des pulsars et des sursauts gamma est discutée pratiquement dans Introduction to Radio Astronomy (Society of Radio Astronomers), cette question est de voir quelles considérations pratiques seraient nécessaires pour étendre ces techniques à la détection des trous noirs.

La boîte de résolution / erreur. La radioastronomie a toujours été entravée par la résolution, car elle est inversement proportionnelle à la taille du télescope et fabriquer des télescopes plus grands (même avec interférométrie) n'est pas toujours facile. Aucune quantité de technologie moderne ne peut remplacer un grand diamètre efficace. (Quand je dis efficace, j'inclus ici l'interférométrie; dans tous les cas, il faut une grande surface sur laquelle s'appuyer).

Jetons un coup d' oeil à papier initial de Reber ¹ où il a d' abord mis en correspondance le ciel:

Dans le diagramme à gauche, de haut en bas, les trois pics dans la carte de contour sont Cas A , Cyg A , et enfin Sgr A . Les deux derniers ont des origines de trou noir, le premier est un vestige de supernova.

Le pouvoir de résolution du télescope de Reber semble ici avoir été de 6 degrés, et il avait 31,4 pieds de diamètre (et il s'est concentré sur une longueur d'onde de 1,9 m).

Or, selon le critère de Rayleigh, la résolution angulaire est proportionnelle à la longueur d'onde divisée par le diamètre. Comme mentionné précédemment, c'est le principal facteur limitant pour les radioastronomes, et ce qui empêchera les radioastronomes amateurs de fabriquer de grands télescopes - les amateurs n'ont généralement pas d'acres ou de terres pour construire un bon interféromètre (sans parler de la précision), et célibataire -les télescopes plats ne peuvent pas être trop grands par un amateur. On peut remarquer que je cite ici des observations assez anciennes, sur de vieux télescopes; Cependant, étant donné que la technologie de la radioastronomie n'a pas changé presque autant que la taille , il devrait être correct de comparer les télescopes amateurs avec les plus petits télescopes du passé.

Maintenant, Cyg A a été le premier à être identifié comme un trou noir, même si la radio-luminosité de Sgr A a été découverte en même temps. Je concentre le reste de mon analyse sur Cyg A pour cette raison, car il va de soi que le premier BH confirmé parmi les sources radio les plus brillantes aurait des indicateurs plus importants qu'il s'agit d'un trou noir.

Jetons un œil au Cyg A avec une meilleure résolution:

(À partir de cet article ² , en utilisant le tableau de 5 km )

Notez que la goutte noire au centre est la galaxie réelle (probablement une photographie optique superposée sur la carte de contour).

Nous pouvons voir que les lobes ont moins d'une minute de largeur. (La galaxie réelle a une largeur d' environ 50 secondes d'arc )

Pour moi, la chose la plus intéressante que l'on aimerait voir ici sont les jets de gaz provenant de la galaxie centrale. Comme mentionné dans ma réponse ici , ces jets de gaz radio-émetteurs sont alignés sur des milliers d'années-lumière, ce qui indique qu'ils proviennent d'une sorte de gyroscope cosmique qui est stable depuis très longtemps. Cependant, même avec le télescope Ryle, les gens de 1969 ne pouvaient pas obtenir une photo d'eux; juste un léger soupçon de leur existence de la forme des lobes.

Très bien, donc pas de jets de gaz. Quoi d'autre peut indiquer un trou noir? Ils pourraient essayer de regarder les lobes eux-mêmes. Ils n'indiquent pas directement l'existence d'un trou noir, mais leur forme suggère qu'ils sont formés de jets (c'est à peu près rétrospectivement).

Cependant, avec des dimensions de lobe inférieures à une minute d'arc, il n'y a pas grand-chose qu'un amateur puisse obtenir ici non plus. Il est possible qu'un très bon télescope amateur réussisse à remarquer qu'il y a deux lobes, mais pas grand-chose d'autre pour autant que je sache.

Les autres éléments intéressants seraient la galaxie centrale elle-même, mais elle est trop petite. Dans la région optique, on peut avoir une chance de voir les "galaxies en collision" de Baade (cela ne ressemble qu'à une paire de galaxies en collision). Les effets gravitationnels (lentilles, etc.) ne sont vraiment visibles que dans l'optique et au-delà, pour qu'il soit visible à la radio, nous aurions besoin d'être très chanceux et d'avoir une énorme source radio derrière Cyg A - ne se produisant pas de si tôt.

Je suis presque sûr qu'une analyse similaire fonctionnerait pour Sgr A ou tout autre candidat au trou noir; les jets de gaz seraient trop petits pour une résolution de radiofréquence amateur, et les effets gravitationnels du trou noir ne fonctionneraient bien que dans les fréquences optiques et de rayons X.

^{1. Reber, G. (1944). Cosmic Static. The Astrophysical Journal , 100, 279.}

^{2. Mitton, S. et Ryle, M. (1969). Observations à haute résolution de Cygnus A à 2,7 GHz et 5 GHz. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , 146, 221.}

un autre problème pour un amateur à la recherche de trous noirs est que la signature révélatrice d'un trou noir, se présentant sous forme de rayons X continus ou de rayons gamma, ne peut pas être observée depuis la surface de la Terre, car l'atmosphère (heureusement ) nous protège de ce genre de choses.

C'est pourquoi vous devez aller dans l'espace, ou à la surface d'une planète sans atmosphère (la Lune conviendrait, Mars devrait faire de même, car la pression atmosphérique y est de 6 millibars et les rayons spatiaux arrivent jusqu'à la surface, par rapport à 700-1000 millibars sur Terre au niveau de la mer), ou envoyez votre propre télescope spatial, comme

http://xmm.esac.esa.int/ XMM Newton

http://chandra.harvard.edu/

et particulièrement

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

Nustar - livrer les produits radiologiques.