¿Cuáles son las consideraciones prácticas para la detección de agujeros negros por radioastronomía en el patio trasero?

El cuadro de resolución/error. La radioastronomía siempre se ha visto obstaculizada por la resolución, porque es inversamente proporcional al tamaño del telescopio y hacer telescopios más grandes (incluso con interferometría) no siempre es fácil. Ninguna cantidad de tecnología moderna puede sustituir un gran diámetro efectivo. (Cuando digo efectivo , incluyo interferometría aquí; de cualquier manera, se necesita un área grande para construir).

Echemos un vistazo al artículo inicial ¹ de Reber, en el que cartografió el cielo por primera vez:

En el diagrama de la izquierda, de arriba hacia abajo, los tres picos en el mapa de contorno son Cas A , Cyg A y finalmente Sgr A . Los dos últimos tienen orígenes de agujeros negros, el primero es un remanente de supernova.

El poder de resolución del telescopio de Reber aquí parece haber sido de 6 grados, y tenía 31,4 pies de diámetro (y se centró en una longitud de onda de 1,9 m).

Ahora, por el criterio de Rayleigh, la resolución angular es proporcional a la longitud de onda dividida por el diámetro. Como se mencionó anteriormente, este es el principal factor limitante para los radioastrónomos, y será lo que impedirá que los radioastrónomos aficionados construyan grandes telescopios; los aficionados generalmente no tienen acres o terrenos para construir un buen interferómetro (y mucho menos la precisión), y solo -Los telescopios de plato no pueden ser hechos demasiado grandes por un aficionado. Uno puede notar que estoy citando observaciones bastante antiguas aquí, en telescopios antiguos; sin embargo, dado que la tecnología de la radioastronomía no ha cambiado tanto como el tamaño , debería estar bien comparar los telescopios de aficionados con los telescopios más pequeños del pasado.

Ahora, Cyg A fue el primero en ser identificado como un agujero negro, a pesar de que el brillo de radio de Sgr A se descubrió al mismo tiempo. Estoy enfocando el resto de mi análisis en Cyg A por esta razón, ya que es lógico que el primer BH confirmado de las fuentes de radio más brillantes tendría indicadores más prominentes de que es un agujero negro.

Echemos un vistazo a Cyg A con una mejor resolución:

(De este documento ² , usando la matriz de 5 km )

Tenga en cuenta que la mancha negra en el centro es la galaxia real (probablemente una fotografía óptica superpuesta en el mapa de contorno).

Podemos ver que los lóbulos tienen menos de un minuto de ancho. (La galaxia real tiene alrededor de 50 segundos de arco de ancho )

Para mí, lo más interesante que a uno le gustaría ver aquí son los chorros de gas provenientes de la galaxia central. Como mencioné en mi respuesta aquí , estos chorros de gas emisores de radio están en una línea constante durante miles de años luz, lo que indica que provienen de algún tipo de giroscopio cósmico que ha estado estable durante mucho tiempo. Sin embargo, incluso con el telescopio Ryle, la gente de 1969 no pudo obtener una imagen de ellos; solo un ligero indicio de su existencia por la forma de los lóbulos.

Muy bien, así que no hay chorros de gas. ¿Qué más puede indicar un agujero negro? Podrían tratar de mirar los lóbulos ellos mismos. No indican directamente la existencia de un agujero negro, pero su forma sugiere que se formaron a partir de chorros (esto es más o menos en retrospectiva).

Sin embargo, con dimensiones de lóbulo de menos de un minuto de arco, tampoco hay mucho que un aficionado pueda obtener aquí. Es posible que un telescopio aficionado realmente bueno se las arregle para notar que hay dos lóbulos, pero no mucho más que yo sepa.

Las otras partes interesantes serían la propia galaxia central, pero es demasiado pequeña. En la región óptica, uno puede tener la posibilidad de ver las "galaxias en colisión" de Baade (solo parece un par de galaxias en colisión). Los efectos gravitatorios (lentes, etc.) en realidad solo son visibles en el óptico y más allá, para que sean visibles en la radio tendríamos que tener mucha suerte y tener una gran fuente de radio que pase detrás de Cyg A, lo que no sucederá pronto.

Estoy bastante seguro de que un análisis similar funcionaría para Sgr A o cualquier otro candidato a agujero negro; los chorros de gas serían demasiado pequeños para una resolución de radiofrecuencia amateur, y los efectos gravitatorios del agujero negro solo funcionarían bien en las frecuencias óptica y de rayos X.

^{1. Reber, G. (1944). estática cósmica. El diario astrofísico , 100, 279.}

^{2. Mitton, S. y Ryle, M. (1969). Observaciones de alta resolución de Cygnus A a 2,7 GHz y 5 GHz. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , 146, 221.}

Otro problema para un aficionado que busca agujeros negros es que la firma indicadora de un agujero negro, que viene en forma de rayos X y rayos gamma continuos o en ráfagas, no se puede observar desde la superficie de la Tierra, porque la atmósfera (afortunadamente ) nos protege de ese tipo de cosas.

Por eso es necesario ir al espacio, o a la superficie de un planeta sin atmósfera (la Luna sería adecuada, Marte también debería serlo, ya que la presión atmosférica es de 6 milibares allí y los rayos espaciales llegan hasta el superficie, en comparación con 700-1000 milibares en la Tierra al nivel del mar), o enviar su propio telescopio espacial, como los gustos de

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

http://chandra.harvard.edu/

y especialmente

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

Nustar: entrega de productos de rayos X.