Как Телескоп Горизонта Событий может сфотографировать Sgr A*, если он не виден со всех мест одновременно?

Я зашел на https://eventhorizontelescope.org/array и прочитал о десяти сайтах, перечисленных как часть EHT, у меня есть их скриншоты ниже.

Я сделал небольшой скрипт, также показанный ниже, с приблизительными координатами, и увидел, что Sgr A* находится под склонением около -29,5 градусов (южнее). Я вращал его вокруг Земли, вычислял скалярное произведение между векторами положения каждой точки и всеми нормалями, указывающими на Sgr A*, когда он вращается вокруг Земли.

Затем я нанес угол возвышения над горизонтом для всех десяти участков. Я был очень удивлен!

  1. Sgr A* никогда не находится над горизонтом для Гренландского телескопа!
  2. Sgr A * никогда не виден одновременно даже во все остальные девять телескопов.

Я сделал ошибку? Если нет, то как эти десять мест объединяют свои данные для изображения Sgr A*?

Видимость Sgr A * с помощью телескопа Event Horizon

Телескоп горизонта событий

class Site(object):
    def __init__(self, name, lat, lon, alt):
        self.name = str(name)
        self.lat  = rads * float(lat)
        self.lon  = rads * float(lon)
        self.alt  = km   * float(alt)
        (clat, slat), (clon, slon) = [[f(x) for f in (np.cos, np.sin)] for x in (self.lat, self.lon)]
        self.norm = np.array([clon*clat, slon*clat, slat])

data = (('Northern Extended Millimeter Array', (44.634, 5.908, 2550.)),
        ('IRAM 30 meter telescope', (37.066, -3.393, 2850.)),
        ('The Greenland Telescope now near Thule Air Base', (76.531, -68.703, 10.)),
        ('Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy CARMA', (37.280, -118.142, 2196.)),
        ('Kitt Peak National Observatory 12 meter Submillimeter Telescope (SMT)', (1.9583, -111.5967,  2096.)),
        ('Mt. Graham International Observatory 12 meter ALMA prototye', (32.701, -109.892, 3191.)),
        ('The Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano', (18.985, -97.315, 4600.)),
        ('ALMA', (-22.971, -67.703, 4800.)),
        ('Caltech Submillimeter Observatory', (19.823, -155.476, 4140.)),
        ('South Pole Telescope', (-90.0, 0.0, 2800.)))

# https://eventhorizontelescope.org/array
# https://astronomy.stackexchange.com/questions/26413/math-behind-a-uv-plot-in-interferometry

datadict = dict(data)

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skyfield.api import Topos, Loader, EarthSatellite
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

halfpi, pi, twopi = [f*np.pi for f in (0.5, 1, 2)]
degs, rads = 180/pi, pi/180
km         = 0.001

sites = [Site(a, *b) for a, b in datadict.items()]

Dec = rads * -29.5  # SgrA_star
cDec, sDec = [f(Dec) for f in (np.cos, np.sin)]
th         = twopi * np.linspace(0, 1, 100001)[:-1]
cth, sth   = [f(th) for f in (np.cos, np.sin)]
zth, oth   = np.zeros_like(th), np.ones_like(th)

SgrA_star = np.stack([cDec*cth, cDec*sth, sDec*oth], axis=1)

for site in sites:
    site.elev = np.arcsin(np.dot(SgrA_star, site.norm))

if True:
    for site in sites:
        plt.plot(degs*site.elev)
    plt.plot(zth, '-k', linewidth=2)
    plt.ylim(-90, 90)
    plt.ylabel('elevation (deg)', fontsize=16)
    plt.show()
Лучше поменяй свой скрипт на М87!
@RobJeffries ооо! :-0

Ответы (3)

Я не думаю, что необходимо, чтобы все телескопы одновременно наблюдали цель, если вы можете сделать предположение, что наблюдаемый вами источник изменяется только в масштабах времени, превышающих время, необходимое для того, чтобы источник был виден всеми телескопами. Конечно, максимальная базовая линия, которую вы можете получить, будет определяться самой удаленной парой одновременно наблюдающих телескопов, но это не мешает вам складывать вместе изображения, сделанные в другое время.

Вероятно, именно поэтому M87 является первым изображением, представленным EHT. Временная шкала значительной изменчивости вокруг этой (большой) черной дыры будет порядка нескольких раз. 2 г М / с 3 , что для черной дыры M87 составляет несколько дней. Получение изображения Sgr A* будет более сложным (или, по крайней мере, более размытым), поскольку временная шкала изменчивости составляет минуты.

Похоже (из документа по сокращению данных ), что первые шаги включают обработку каждой базовой линии попарно (как я предложил выше), а затем объединение их по сети с любыми базовыми линиями, которые наблюдались в то время, чтобы получить данные. с удивительно (для меня) высоким временным разрешением 10 с.

Теперь, когда данные/изображения Sgr A* были опубликованы ( Акияма и др., 2022 г. ), появилась следующая информация:

Наблюдения EHT проводились с помощью восьми обсерваторий в шести местах: ALMA и Atacama Pathfinder Experiment (APEX) на Льяно-де-Чахнантор в Чили, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано (LMT) на вулкане Сьерра-Негра в Мексике, телескоп Джеймса Клерка Максвелла. (JCMT) и субмиллиметровая решетка (SMA) на Маунакеа на Гавайях, 30-метровый телескоп IRAM на Пико Велета (PV) в Испании, субмиллиметровый телескоп (SMT) на горе Грэм в Аризоне и телескоп Южного полюса (SPT) ) в Антарктиде.

Я думаю, вам нужно наблюдать одновременно. Вы действительно хотите сравнить фазу радиочастотного сигнала на каждом телескопе, и источник не коррелирует по фазе во времени.
@SteveLinton Небольшое редактирование - это верно, поскольку максимально достижимая базовая линия будет определяться одновременным наблюдением в телескопы.
Спасибо, посмотрю бумажку. Я никогда не думал о временных масштабах, это даст мне пищу для размышлений.
Да, этот временной масштаб является ключевым вопросом. Спасибо!

В недавно объявленных наблюдениях M87 использовались только 8 из 10 сайтов. Этот документ включает эту диаграмму. Кажется, даже прибор Южного полюса использовался только для калибровки (пунктирные линии).

введите описание изображения здесь

Спасибо за ваш ответ, я посмотрю.
Кстати, я оставлю свой вопрос как есть и подожду ответа по поводу съемки Sgr A*. Мой вопрос не имеет никакого отношения к чему-то неизбежному или предстоящему; Мне очень интересно, как они представят Sgr A*! Тем не менее, я задам новый вопрос о M87 и дам ссылку здесь. Спасибо за графику!
  1. Sgr A* никогда не находится над горизонтом для Гренландского телескопа!

Что ж, Sgr A* — не единственная цель EHT; на веб-сайте упоминается, что он также изучает другие объекты, такие как галактика M87 в Деве , которая при склонении +12 ° видна из Гренландии.

  1. Sgr A * никогда не виден одновременно даже во все остальные девять телескопов.

Интерферометрия со сверхдлинной базой просто объединяет результаты телескопов, которые могут (и были) направлены на конкретную цель в определенное время (плюс-минус несколько наносекунд, потому что некоторые телескопы могут быть дальше от цели, чем другие, и свет требуется немного больше или меньше времени, чтобы добраться до них). Таким образом, он никогда не будет использовать весь потенциал всех телескопов массива одновременно.

В месте расположения коррелятора данные воспроизводятся. Время воспроизведения регулируется в соответствии с сигналами атомных часов на (лентах / дисках / оптоволоконном сигнале) и расчетным временем прихода радиосигнала на каждый из телескопов. Обычно проверяется диапазон времени воспроизведения в диапазоне наносекунд, пока не будет найдено правильное время.

1) "...просто объединяет результаты телескопов..." как!? 2) Это миллисекунды , потому что телескопы находятся в десятках тысяч километров, а не в наносекундах! 3) блочная цитата связана с восстановлением локального времени относительно каждых локальных атомных часов, а не с интерферометрией. См. Как телескоп горизонта событий реализует интерферометрию?
Это кратко объясняется в статье в Википедии .
Мне не нужно напоминать вам, что «иди и почитай Википедию» — не лучший способ ответить на вопрос Stack Exchange.
Я просто сосредотачиваюсь на (части) вашего вопроса, который касается географической конфигурации телескопов, потому что это то, на чем он фокусируется (см., например, заголовок). Если вы хотите подробно узнать, как работает РСДБ, вам, вероятно, следует задать новый вопрос.
Я подожду хорошего ответа на вопрос «... как эти десять сайтов объединяют свои данные для изображения Sgr A *?»
Я уже упоминал об этом в своем первом комментарии выше. Я также добавил ответ на него. Тот спрашивает о «внедрении интерферометрии», и это на аппаратном уровне. Этот спрашивает об «визуализации», и это было бы алгоритмически. В обоих случаях ответы признали различие и ответили соответствующим образом.
А, я пропустил, что вы отредактировали комментарий.
Как Телескоп Горизонта Событий может сфотографировать Sgr A*, если он не виден со всех мест одновременно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v