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

Evidentemente, la observación directa de un agujero negro para un astrónomo aficionado, como se describe para lo que hacen los profesionales en la pregunta "¿Cómo se encuentran los agujeros negros?" sería casi imposible, por lo que las observaciones se basarían en sus efectos de la materia circundante (específicamente, discos de acreción y chorros) y más probablemente en la detección de señales de radiación.

Dado que se conocen las ubicaciones de muchos agujeros negros, ¿qué consideraciones prácticas debería tener en cuenta un radioastrónomo de patio trasero para intentar detectar los agujeros negros?

La detección de radioastronomía aficionada de los púlsares y las explosiones de rayos gamma se discute prácticamente en Introducción a la Radioastronomía (Sociedad de Radioastrónomos), esta pregunta es para ver qué consideraciones prácticas serían necesarias para extender esas técnicas a la detección de agujeros negros.

El cuadro de resolución / error. La resolución siempre ha dificultado la radioastronomía, ya que 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 a un gran diámetro efectivo. (Cuando digo efectivo , incluyo aquí la interferometría; de cualquier manera, uno necesita un área grande para construir).

Echemos un vistazo al documento inicial ^{1 de} Reber donde primero mapeó el cielo:

En el diagrama de la izquierda, de arriba 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 enfocó en una longitud de onda de 1.9m).

Ahora, según 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 impida a los radioastrónomos aficionados hacer grandes telescopios: los aficionados generalmente no tienen acres o tierra para construir un buen interferómetro (y mucho menos la precisión), y solo -los telescopios no pueden ser hechos demasiado grandes por un aficionado. Uno puede notar que estoy citando observaciones bastante antiguas aquí, sobre telescopios viejos; Sin embargo, dado que la tecnología de radioastronomía no ha cambiado tanto como el tamaño , debería estar bien comparar los telescopios 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 fue descubierto al mismo tiempo. Estoy centrando 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 tenga 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 burbuja 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 nos gustaría ver aquí son los chorros de gas procedentes de la galaxia central. Como se menciona en mi respuesta aquí , estos chorros de gas emisor 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, entonces 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 darse cuenta de que hay dos lóbulos, pero no puedo decir mucho más.

Las otras partes interesantes serían la galaxia central, pero es demasiado pequeña. En la región óptica, uno puede tener la oportunidad de ver las "galaxias colisionantes" de Baade (solo parece un par de galaxias colisionantes). Los efectos gravitacionales (lentes, etc.) en realidad solo son visibles en la óptica y más allá, para que sea visible en la radio necesitaríamos ser muy afortunados y tener una gran fuente de radio detrás de Cyg A, que no sucederá pronto.

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

^{1. Reber, G. (1944). Estática Cósmica The Astrophysical Journal , 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 reveladora de un agujero negro, que viene en forma de rayos o rayos X continuos o rayos gamma, 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 en la superficie de un planeta sin atmósfera (la Luna sería adecuada, Marte también debería hacerlo, 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 a nivel del mar), o envíe su propio telescopio espacial, como el 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.