Domanda:
Perché l'Event Horizon Telescope (EHT) non include telescopi provenienti da Africa, Asia o Australia?
rugk
2019-04-13 23:42:42 UTC
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L ' Event Horizon Telescope sembra attualmente includere questi radiotelescopi:

Immagine di European Southern Observatory (ESO) / O. Furtak; Licenza CC-BY 4.0, vedi la fonte su Wikipedia Commons e il link dell'immagine originale.

Vedi anche la mappa e l'elenco sul loro sito ufficiale.

Si dice anche che abbia un "diametro effettivo dell'intero pianeta". Ma è sorprendente, lo fa non includere metà della terra ... Non ha telescopi in Africa, Asia o Australia .

Quindi:

  • Perché non sono stati inclusi ?
  • Aumenterebbe il diametro se ne includessero alcuni da lì? Se è così, ancora una volta perché non l'hanno fatto? ()
  • Oppure, allo stesso modo chiesto: come può essere il diametro della terra se solo metà della terra è inclusa nella rete?

Prova a prima spiegalo in modo semplice. Non sono un astronomo.


Quello che ho notato finora quando ho sfogliato le loro pagine ufficiali è che scrivono qui:

Man mano che vengono aggiunti altri telescopi all'EHT, saremo in grado di produrre immagini dell'emissione attorno ai buchi neri. In generale, la fedeltà delle immagini prodotte da una matrice interferometrica aumenta man mano che vengono aggiunti ulteriori telescopi alla matrice.

Questo sembra supportare la mia domanda sul perché non hanno utilizzato le possibilità in Asia o giù di lì ... immagino, avrebbe anche senso avere una distribuzione più o meno uniforme in tutto il pianeta (o non importa?), ecco perché anche un "punto" in Africa potrebbe avere senso…

Oltre alla risposta che copre l'Asia e l'Australia, il caso dell'Africa è semplicemente che non esistono ancora tali strutture. Uno degli annunci di EHT menzionato, tuttavia, che prevede di espandersi portando una stazione in Africa nella rete.
Penso che [la risposta di Rob] (https://astronomy.stackexchange.com/a/30485/7982) sia molto più dettagliata della mia e potrebbe essere migliore da accettare perché risponde alla tua domanda in modo molto più specifico di quanto potrei fare io. Ovviamente è al 100% una tua decisione.
Tre risposte:
Hobbes
2019-04-13 23:50:35 UTC
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Aumenterebbe il diametro se ne includessero un po 'da lì?

No. Non di molto, almeno. I telescopi sono già a ~ 20.000 km di distanza, quindi non è possibile creare una linea di base più lunga che abbia ancora una visione simultanea del bersaglio.

Non dimenticare: la Terra è una sfera. Solo una metà di quella sfera può osservare M87 allo stesso tempo.

I telescopi nell'emisfero orientale consentirebbero più osservazioni, ma non so se ciò porterebbe a miglioramenti rispetto a ciò che già avevano.

Più telescopi porterebbero miglioramenti significativi, anche se si trovassero nell'altro emisfero. La risposta alla domanda del PO è l'idoneità delle attrezzature del sito e l'altitudine sopra l'acqua atmosferica.
Parte della domanda era "Aumenterebbe il diametro se ne includessero un po 'da lì?" E "Come può essere il diametro della terra se solo metà della terra è inclusa nella rete". La risposta è No. Prima di lanciarti in grandi risposte dettagliate, devi rispondere alle basi.
uhoh
2019-04-14 05:04:10 UTC
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tl; dr: la risposta di @Hobbes è palesemente sbagliata; l'EHT prende una grossa frazione dei suoi dati quando l'obiettivo non è visibile da uno dei siti estremi.

Se ci fossero siti distribuiti in tutto il mondo, sarebbe estremamente vantaggioso raccoglierli da tutti e la risoluzione dell'immagine migliorerebbe con l'aggiunta di dati di maggiore durata e una maggiore diversità nei vettori di riferimento .

Come sottolineato da @AtmosphericPrisonEscape: I requisiti principali per un sito da utilizzare nell'Event Horizon Telescope includono:

  • Ricezione stabile a basso rumore a 230 GHz (lunghezza d'onda di 1,30 millimetri)
  • Altitudine elevata per ridurre al minimo l'attenuazione e la dispersione a 230 GHz a causa dell'acqua atmosferica
  • digitalizzazione di diversi 2GHz canali ampi vicino a 230 GHz per una velocità di digitalizzazione totale di 32 Gigabit / secondo. Non molti siti sono attrezzati per fare tutto questo! Vedi questa risposta.
  • infrastruttura per calibrare, monitorare l'acqua atmosferica, registrare e archiviare enormi quantità di dati, monitorare i segnali temporali GPS e supportare l'orologio atomico in loco di sufficiente precisione per il tempo timbratura di questi segnali di lunghezza d'onda di 1,3 millimetri.
  • Attualmente non molti siti possono supportare tutti questi requisiti contemporaneamente e in modo sufficiente. Ma questo potrebbe crescere in futuro.

    Con una lunghezza d'onda di 1,30 millimetri (230 GHz), un'enorme antenna parabolica deve mantenere una forma parabolica con una precisione dell'ordine di centinaia di micron mentre la parabola si inclina su e giù durante osservazioni. Piatti con una precisione superficiale del genere sono pochi e rari.

    C'è un'ulteriore considerazione. L'EHT deve essere una "cinepresa" perché il vorticoso disco di accrescimento attorno al buco nero (la cosa in realtà immagini) è in continua evoluzione. Per l'oggetto M87 le cose cambiano più lentamente che per il buco nero al centro della nostra Via Lattea ( giorni contro minuti) vorresti davvero avere una copertura del telescopio intorno al mondo per produrre tutto il mondo -orologio osservazioni.


    I risultati sono descritti in quattro documenti principali (ce ne sono / ce ne saranno di più):

    Mentre la semplice visione è che la risoluzione è determinata dalla linea di base più lontana dalla quale la sorgente è visibile simultaneamente, la situazione è più sfumata perché con così pochi siti che non possiamo davvero chiamarla un'apertura in senso convenzionale. Quindi puoi ancora utilizzare un sottoinsieme di tutte le possibili linee di base per "riempire" le informazioni mancanti e migliorare la ricostruzione dell'immagine.

    Puoi vedere tra le 04:00 e le 06:00 UTC il sito più a est (PV; antenna da 30 m in (Spagna)) si interrompe e vengono attivati ​​i siti più occidentali (JCMT (Hawaii), SMA (Hawaii)).

    Una breve lettura suggerisce che smettono di utilizzare i dati di un determinato sito quando l'oggetto scende sotto i 20 gradi di elevazione sopra l'orizzonte in quel sito.

    Nella seconda immagine qui sotto, tu può vedere tutti i siti utilizzati. Le linee continue indicano le linee di base utilizzate per produrre l'immagine, le linee tratteggiate indicano le linee di base utilizzate per raccogliere i dati per la calibrazione della rete EHT.

    enter image description here

    Figura 2. (di Paper III). EHT 2017 osservando i programmi per M87 e 3C 279 che coprono i quattro giorni di osservazioni. I rettangoli vuoti rappresentano le scansioni programmate, ma non osservate correttamente a causa di condizioni meteorologiche, sensibilità insufficiente o problemi tecnici. I rettangoli pieni rappresentano le scansioni corrispondenti ai rilevamenti disponibili nel set di dati finale. La durata della scansione varia tra 3 e 7 minuti, come indicato dalla larghezza di ciascun rettangolo.

    enter image description here

    Figura 1. (di Paper I). Otto stazioni della campagna EHT 2017 in sei località geografiche viste dal piano equatoriale. Le linee di base solide rappresentano la visibilità reciproca su M87 * (declinazione di + 12 °). Le linee di base tratteggiate sono state utilizzate per la sorgente di calibrazione 3C279 (vedere i documenti III e IV).

    Rob
    2019-04-16 09:42:17 UTC
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    Perché l'Event Horizon Telescope (EHT) non include telescopi provenienti da Africa, Asia o Australia? Perché non sono stati inclusi?

    L'Africa non ha un radiotelescopio nella gamma di frequenza necessaria (230-450 GHz) per partecipare all'array EHT. Per l'Asia, Wikipedia elenca il " radiotelescopio Yevpatoria RT-70" con capacità fino a 300 GHz e situato nella Crimea occidentale. Per l'Australia, Wikipedia elenca l '" Osservatorio di Parkes" la cui frequenza è anche troppo bassa, con un massimo di 26 GHz. In Giappone esiste il " Nobeyama Millimeter Array" ma arriva solo fino a 230 GHz.

    Gli unici radiotelescopi che raggiungono la gamma di frequenza richiesta (secondo pagina web di Wikipedia, che potrebbe non essere un elenco completo) sono:

    Come puoi vedere l'elenco è sicuramente incompleto. Un altro elenco dei radiotelescopi del mondo è il sito web TheSkyIsNotTheLimit.org che offre questo grafico:

    Countries with Radio Telescopes

    Se centrando Google Earth sull ' Atacama Pathfinder Experiment (APEX), il centro della matrice EHT, noterai che gli altri radiotelescopi non sono inclusi nella visualizzazione:

    Earth - Centered on Atacama Pathfinder Experiment

    Aumenterebbe il diametro se ne includessero un po 'da lì? Se è così, ancora una volta perché non l'hanno fatto?

    La costa occidentale dell'Africa potrebbe aiutare se avessero un radiotelescopio moderno sulla cima di una montagna, ma non lo fanno. Anche così, un simile radiotelescopio sarebbe puntato lateralmente, attraverso lo spessore dell'atmosfera sopra l'oceano; i radiotelescopi funzionano meglio puntando verso l'alto e si desidera la capacità di eseguire una panoramica, non essere costretti a una gamma limitata di movimento. Tali punti distanti nell'array saranno attivi contemporaneamente solo per un breve periodo di tempo, ma fungono da passaggio di consegne quando uno ruota in posizione e l'altro ruota fuori dalla vista.

    Se si ruota il globo un po 'perdi le Hawaii ma guadagni l'Europa occidentale (inclusa la Crimea, se si aggiorna) e la costa occidentale dell'Africa, inclusa la montagna di Gamsberg (in prossimità del sistema stereoscopico ad alta energia (HESS)) in Namibia:

    Earth - Rotated to include Gamsberg Mountain, Namibia Africa

    Un motivo per essere interessato a Gamsberg è perché la montagna è di proprietà del " Internationale Amateursternwarte "denominato IAS. È stato fondato in Germania nel marzo 1999 da un gruppo di appassionati astronomi dilettanti e supportato dall'Istituto Max Planck per l'astronomia. Questa immagine racconta la storia:

    Gamsberg Mountain Namibia Africa

    Ci sono discussioni in corso riguardo a Gamsberg, vedi: " The African Millimeter Telescope "(giugno 2017), di Michael Backes, Cornelia Müller, John E. Conway e Roger Deane, a pagina 1:

    "Sebbene l'EHT costituisca già un'impressionante rete VLBI di radiotelescopi a onde mm, la loro distribuzione spaziale è raggruppata nelle Americhe, limitandone così le capacità. Un miglioramento significativo può essere ottenuto aggiungendo un singolo radiotelescopio a onde mm in Africa , nominalmente chiamato Africa Millimeter Telescope.

    3. The Africa Millimeter Telescope

    Aggiungendo l'Africa Millimeter Telescope (AMT) $ ^ {12} $ , un singolo radiotelescopio a onde mm nel continente africano, alla rete EHT aumenterà significativamente la copertura nel $ u $ - $ v $ -plane (vedi figura 2). Ciò migliorerà notevolmente le capacità di imaging di EHT e, quindi, migliorerà le sue capacità direttamente immagine l '"ombra" di Sgr A ∗. In particolare, consentirà al "sub-array orientale", incluso il telescopio IRAM 30 m, NOEMA, SPT, ALMA e AMT di eseguire l'imaging obse rvations, aggiungendo così una quantità significativa di tempo di osservazione giornaliero di Sgr A ∗ all'EHT (vedi fig. 1 a destra). Come mostrato in fig. 1, l'AMT avrà linee di base comuni per le osservazioni di Sgr A ∗ con tutti i telescopi ad alta sensibilità (il telescopio IRAM 30 m su Pico Veleta, NOEMA, ALMA e LMT) così come con tutti gli altri telescopi EHT. La $ u $ - $ v $ -piano di copertura della configurazione EHT corrente è presentata nella figura 2; incluso è il miglioramento della copertura con l'aggiunta dell'AMT.

    Gamsberg Mountain - Namibia Africa

    Figura 1 : linee di base dell'attuale EHT Rete VLBI (in giallo) e linee di base aggiuntive fornite dall'AMT (in rosso). Nota: il Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (CARMA) ha cessato le osservazioni nel 2015, IRAM PV indica il telescopio IRAM 30 m su Pico del Veleta, Plateau de Bure indica NOEMA e Gamsberg indica l'AMT.

    ...

    I potenziali siti nel continente africano dove Sgr A ∗ può essere osservato ad angoli di elevazione ≥ 40 ° e che si trovano a un'altitudine sufficientemente elevata da garantire una colonna di vapore acqueo precipitabile media inferiore a 6 mm includono siti su Mt. Kilimanjaro (≥ 4.300 m s.l.m.) in Tanzania e il Sani Pass nei monti Drakensberg in Lesotho (≥ 3.050 m s.l.m.). Tuttavia, principalmente a causa della sovrapposizione temporale nella visibilità di Sgr A ∗ con i telescopi con onde mm nelle Americhe, il sito più occidentale, Mt. Gamsberg (2.347 m s.l.m.) in Namibia è stato scelto come sito principale per ulteriori indagini. Ulteriori argomenti a sostegno di questo sito sono che la terra è di proprietà della Max-Planck Society e che il governo della Namibia incoraggia molto lo sviluppo dell'astronomia.

    L'aggiunta di Gamsberg migliorerà notevolmente la copertura, ma la costruzione non è stata ancora approvata.

    In generale , la fedeltà delle immagini prodotto da un array interferometrico aumenta man mano che vengono aggiunti ulteriori telescopi all'array.

    Sì, ma mentre se ne aggiunge uno ovunque fa qualcosa aggiungerne uno o più in perfetto le località massimizzano il ritorno sull'enorme investimento.

    In " Synthesis Imaging in Radio Astronomy II", A Collection of Lectures from the Sixth NRAO / NMIMT Synthesis Imaging Summer Scuola. A cura di G. B. Taylor, C. L. Carilli e R. A. Perley. Serie di conferenze ASP, vol. 180, 1999 ( .PDF - Avviso: 43 MB ):

    Questa è una raccolta di documenti, a pagina 537:

    27. Progettazione di array interferometrici

    M.A. Holdaway & Tamara T. Helfer
    National Radio Astronomy Observatory, Tucson, AZ 85721, U.S.A.

    Astratto. Indaghiamo su alcuni dei principi che portano alla progettazione di array radiointerferometrici e configurazioni di array, inclusi sia questioni astratte come la sensibilità e la copertura del piano di Fourier , sia questioni pratiche come antenne mobili e vincoli topografici del sito. Attingiamo alla progettazione e alla storia degli array esistenti e diamo anche un'idea di quali idee e algoritmi stanno aiutando a progettare nuovi strumenti come il Submillimeter Array (SMA) e il Millimeter Array (MMA).

    1. Introduzione

    La progettazione di array può includere una varietà di argomenti: quante antenne dovrebbe avere il telescopio e quanto dovrebbero essere grandi? Esistono requisiti astronomici che determinano un aspetto del layout dell'array ? Quante configurazioni di antenna ci saranno e come funzioneranno insieme le diverse configurazioni? Come dovremmo progettare ogni singola configurazione? Ma l'argomento centrale della progettazione di array riguarda il modo in cui campionare in modo efficiente il piano di Fourier . Ogni interferometro, o coppia di antenne, in un dato momento campiona un singolo punto nel piano di Fourier, e dobbiamo disporre le antenne in modo tale che l'insieme dei punti campionati ci consenta di produrre, immagini ad alta sensibilità . Poiché la maggior parte delle antenne richiede una discreta quantità di infrastruttura con costi di capitale non irrilevanti sul terreno sotto le loro basi (chiamati pad d'antenna), è importante progettare un buon insieme di configurazioni di antenne che campionino adeguatamente il piano di Fourier prima che l'array sia costruito. / p>

    Quanto sopra si applica agli array compatti (tutte le antenne coinvolte sono interconnesse e locali tra loro) e VLBI dove i dati vengono registrati e combinati in un secondo momento. Quando la lunghezza d'onda misurata è inferiore a un millimetro qualsiasi movimento indesiderato (o movimento non considerato) anche di un millimetro introduce gravi errori, ciascuno dei quali deve essere calcolato e rimosso; lasciando più fonti di errori molto piccoli (che si sommano e si sottraggono casualmente l'uno dall'altro, introducendo rumore).

    Continua a leggere a pagina 547:

    4.3. VLA-Y e GMRT-Y

    Il vantaggio principale della configurazione " Y " di VLA è che si tratta di una comoda disposizione 2-D di antenne che fornisce ragionevole istantanea 2-D copertura dell'aereo di Fourier . Gli array BIMA e OVRO " T " sono simili nel concetto. Gli aspetti negativi di una " Y " o di una " T " sono che la regolarità nelle direzioni dell'antenna lungo i bracci porterà a una sorta di risposta reticolare nella diffusione del punto e che occorreranno diverse ore di sintesi della rotazione terrestre affinché i campioni di Fourier superino questo deficit.

    I simboli " Y " e " T "le configurazioni sono compromessi : cercano di mantenere la comodità di un array 1-D nella riconfigurazione delle antenne, ma vorrebbero anche ottenere una buona copertura dell'aereo di Fourier. In quanto tali, sono come array di dimensione frattale 1.5: migliori di 1-D, non così buoni come array completamente 2-D. Esempi per la copertura del VLA e i raggi per un'istantanea e una traccia completa sono mostrati nelle Figure 27-3 e 27-4.

    Il Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in India ha 14 antenne interne in una configurazione di 1 km e 16 in una configurazione esterna a forma di " Y " irregolare (vedi Figura 27-5 ). Le due configurazioni verranno spesso utilizzate separatamente (le antenne da 30 m non sono state progettate per la riconfigurazione). L'irregolarità della " Y " deriva principalmente dal punto in cui è possibile ottenere il terreno, ma produce anche un fascio snapshot con 16 antenne che ha i lobi laterali molto più bassi rispetto al fascio snapshot VLA con 27 antenne. p>

    La configurazione a stella (a forma di Y) utilizza il minor numero di gruppi di antenne per ottenere il miglior risultato riempiendo abbastanza punti che è conveniente riempire il piano di Fourier usando un algoritmo ottimizzato, è anche conveniente per posizionare una tale forma sui continenti esistenti. Una stella a cinque armati fornisce risultati migliori, sempre con meno antenne, ma è ovviamente più costosa della configurazione a stella. Le migliori configurazioni, come il cerchio riempito in modo casuale, non si adattano a più continenti e ai loro oceani intermedi.

    Notare la configurazione a forma di Y di gli attuali siti di array EHT nella domanda dell'utente rugk. Più siti in una fetta stretta della circonferenza terrestre consentono maggiori capacità, ma se un particolare settore è coperto con competenza (capacità) è una duplicazione di risorse e un aumento del tempo di elaborazione rispetto a una posizione perfetta che riempie un buco . Un sito vicino al bordo è utile per aumentare la finestra di osservazione, ma uno troppo lontano per poter osservare contemporaneamente con un numero sufficiente di altri siti non è altrettanto utile. Ovunque si trovi il sito deve essere in grado di funzionare alle frequenze necessarie e avere una sensibilità sufficiente per raccogliere dati utili a quella distanza. È un compito arduo.



    Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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