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Kann ein Bild einer Person, die ein Radioteleskop verwendet, eine Person aus der Ferne sehen? Könnte ein Radioteleskop gemacht werden, um jemanden auf dem Mars laufen zu sehen?
https://space.stackexchange.com/questions/30477/could-we-see-someone-walking-on-mars-from-earth
Kurz gesagt: Sie können Details eines Objekts nicht auf einer Skala von weniger als ungefähr einer oder zwei Wellenlängen auflösen. Die Entfernung zum Objekt beeinflusst dieses Problem nur unwesentlich.
Schauen Sie sich also die Wellenlängen an, die Ihr Radioteleskop empfangen kann, und vergleichen Sie sie mit den Dimensionen interessanter "Merkmale" an einem menschlichen Körper.
Darüber hinaus, wie in den Kommentaren erwähnt, erhält man kein Signal, es sei denn, der Mensch emittiert entweder Radiowellenenergie in signifikanten Mengen (unwahrscheinlich) oder wird von einer großen emittierenden Quelle "gemalt" (wie es bei aktiven Radarsystemen der Fall ist). an erster Stelle.
Ein riesiges Teleskop, um das Unsichtbare zu sehen
Einige der größten Rätsel des Universums könnten dank des Square Kilometre Array (SKA), einem riesigen Radioteleskop, das in Südafrika und Australien gebaut wird, bald gelöst werden. An diesem epischen Projekt sind mehrere EPFL-Labors beteiligt.
Mit dem Square Kilometre Array (SKA)-Teleskop hoffen Wissenschaftler, bisher unsichtbare Materie und Kräfte sichtbar zu machen. Das SKA ist ein riesiges Radioteleskop, das zwei Standorte umfassen wird: einen in der Karoo-Wüste in Südafrika und den anderen in der Region Murchison in Westaustralien. Für das Projekt haben sich Wissenschaftler aus bisher sechzehn Ländern und rund 100 Forschungseinrichtungen, darunter auch die EPFL, zusammengeschlossen.
"Dies wird eine neue Ära für unser Fachgebiet einleiten", sagt Jean-Paul Kneib, Leiter des Labors für Astrophysik (LASTRO) der EPFL. Das SKA wird Wissenschaftlern beispiellose Möglichkeiten zur Untersuchung des Universums bieten. Während die meisten Teleskope, wie das berühmte Hubble-Weltraumteleskop und das Very Large Telescope in Chile, optische Brechung und Reflexion verwenden, wird das SKA Radiowellen einfangen. Es wird nicht das erste Radioteleskop sein – es gibt zum Beispiel das in Arecibo in Puerto Rico – aber es wird mit Abstand das größte sein. Es wird über 3.000 Schüsseln und eine Million Antennen verfügen und so Bilder von unvergleichlicher Präzision liefern.
Die Radioastronomie ist ein Teilgebiet der Astronomie, das darauf abzielt, für optische Instrumente unsichtbare Himmelsobjekte zu erkennen und zu untersuchen – d. h. Objekte, die extrem kalt oder sehr weit entfernt sind und nicht viel sichtbares Licht emittieren. Diese Objekte machen den größten Teil der Materie aus, die sich im Weltraum befindet: Gase, Regionen, die durch kosmischen Staub blockiert sind, und Objekte, die Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Eine der wichtigsten Entdeckungen, die bis heute mit Hilfe der Radioastronomie gemacht wurden, ist die Existenz des kosmischen Mikrowellenhintergrunds.
"Wir hoffen, dass uns das SKA zurück in die Zeit führt, als es noch keine Galaxien gab", sagt Frédéric Courbin, Wissenschaftler bei LATRO. Tatsächlich zielt das Projekt darauf ab, eines der größten Rätsel der Astrophysik zu lösen: Warum beschleunigt sich die Expansion des Universums? Die außergewöhnliche Leistung des SKA soll den Wissenschaftlern den Weg ebnen, diese Frage zu beantworten, indem sie beobachten können, wie die ersten Galaxien entstanden und wie sich Wasserstoff verteilt. Wasserstoff – eines der am häufigsten vorkommenden Elemente im Kosmos – kann mit herkömmlichen optischen Teleskopen nicht gesehen werden, sondern „strahlt hell“ mit Radiowellen.
Viel Platzbedarf
Die Radioastronomie ist ein vielversprechendes Feld, das jedoch einige Hürden mit sich bringt. Zum Beispiel nehmen seine Instrumente sehr viel Platz ein. Radiosignale sind reichlich vorhanden, aber oft müssen sehr schwache Radioteleskope einen extrem großen Sammelbereich haben, um Bilder mit guter Auflösung zu erzeugen. Je größer der Sammelbereich, desto höher die Empfindlichkeit des Systems und desto besser die Bildauflösung.
In diesem Bild des tiefen Universums ist jeder Punkt eine Galaxie. Quelle: NRAO/B.Saxton aus Daten von Condon et al. Um eine ausreichend große Fläche zu erhalten, gibt es zwei Möglichkeiten: den Bau massiver Schalen – die größte steht in China mit einem Durchmesser von 500 m – oder der Einsatz mehrerer weit voneinander entfernter Antennen. Diese zweite Option verwendet Interferometrie, eine Methode, die vereinfacht ausgedrückt die an jeder Antenne empfangenen Signale kombiniert. Das liefert Bilder mit der gleichen Auflösung, die man von einer einzelnen Schüssel mit einem Durchmesser erhalten könnte, der dem größten Abstand zwischen zwei beliebigen Antennen entspricht. Diese Technologie wird im SKA verwendet, dessen Antennen auf zwei Kontinenten und rund 3.000 km voneinander entfernt aufgestellt werden, was eine Sammelfläche von einem Quadratkilometer ergibt!
Mit einer solchen Fläche können Wissenschaftler eine beeindruckende Menge an Daten sammeln. Ein Radio müsste zwei Millionen Jahre lang arbeiten, um die gleiche Datenmenge zu senden, die das SKA an einem einzigen Tag sammeln kann. Doch die Verarbeitung solch großer Informationsmengen stellt das Projektteam vor eine weitere große Herausforderung. „Wir müssen nicht nur die richtigen Programme zum Auslesen und Sortieren der enormen Datenmengen entwickeln, sondern auch spezielle Algorithmen für astrophysikalische Anwendungen entwickeln“, sagt Courbin.
Cassiopeia A, der Überrest einer Supernova-Explosion. Bildnachweis: NRAO/L.Rudnick, T.Delaney, J.Keohane & B.Koralesky, T.Rector Mit Schweizer Skills einsteigen
„Wir an der EPFL haben in diesem Bereich umfangreiche Erfahrungen und können wirklich etwas mitbringen“, ergänzt Kneib. Aus diesem Grund hat sich das Signal Processing Laboratory (LTS5) der EPFL entschieden, sich dem Projekt anzuschließen und beim Aufbau einer Forschungsgruppe für biomedizinische und astronomische Signalverarbeitung (BASP) an der Heriot-Watt University in Edinburgh mitzuwirken.
„Der riesige Sammelbereich des SKA wird es ermöglichen, extrem kleine, schwache Signale zu erfassen“, sagt Yves Wiaux, der die BASP-Gruppe leitet. „Aber die Daten, die wir von den verschiedenen Antennen sammeln, werden stark fragmentiert sein. Daher müssen wir ein System entwickeln, das diese Signale nicht nur schnell verarbeiten, sondern auch zusammenfügen kann.“ Die Gruppe hat einen Ansatz entwickelt, der auf zwei Methoden basiert: Compressed Sensing, mit dem aus unvollständigen Daten Signale und Bilder konstruiert werden, und Optimierung, die es ermöglicht, dass Algorithmen parallel laufen – also Berechnungen auf mehreren Servern gleichzeitig durchführen .
"Sechzehn Länder sind bereits an dem Projekt beteiligt und es wird zu einem großen internationalen Unterfangen. Jetzt ist es an der Zeit, dass die Schweiz und ihre Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit unseren substantiellen Fähigkeiten und Kenntnissen einbringen – so wie wir es getan haben, als wir Teil der Europäischen Südsternwarte ( ESO) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA)", sagt Kneib.
Wie man ein Schwarzes Loch sieht
Von: Ivan Semeniuk 25. Oktober 2009 
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Ein Schwarzes Loch ist wie ein unheimliches Monster aus der Kinderliteratur. Es ist lebhaft imaginiert, aber im wirklichen Leben nie wirklich gesehen.
Ein simuliertes Bild der Gasscheibe, die das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße umgibt, wie es mit neuen Methoden aussehen könnte, die entwickelt wurden, um den dunklen Rand des Schwarzen Lochs zu enthüllen. Die Lichtbeugungseffekte des starken Gravitationsfeldes des Schwarzen Lochs sowie die schnelle Rotation der Scheibe würden ein sichelförmiges Bild erzeugen, das um den Ereignishorizont gewickelt wird.
Bild des zentralen Schwarzen Lochs der Milchstraße, und er und seine Mitarbeiter haben erstaunliche Fortschritte gemacht. Sie haben tief in das Herz der als Sagittarius A* bekannten Radioquelle geschaut, wo das Schwarze Loch vermutlich lauert. Was sie haben, ist nicht gerade ein Bild, sondern ein Gefühl, dass es eine Struktur in der Größenordnung eines supermassiven Schwarzen Lochs tief im Herzen der Radioquelle gibt.
Die Komplikation bei der Kartierung eines Bildes dieses Objekts besteht darin, dass sich Sgr A* regelmäßig ändert, vermutlich weil Klumpen gasförmiger Materie um das Schwarze Loch herumwirbeln.
Dies wird kein Problem sein, wenn es darum geht, noch größere Schwarze Löcher zu betrachten, wie das riesige Monster im Zentrum der Galaxie M87 in Jungfrau. Es verschlingt Unmengen an Gas und spuckt einen spektakulären Jet aus, der weit in den extragalaktischen Raum hineinreicht.
Kürzlich haben Karl Gebhardt von der University of Texas in Austin und Jens Thomas vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching begonnen, die Größe von M87 zu messen, indem sie vorhandene Daten durch ein neues Modell laufen lassen, das die Galaxie Stern für Stern nachahmt. Im Gegensatz zu früheren Bemühungen berücksichtigt ihr Modell auch den unsichtbaren Halo dunkler Materie, der den sichtbaren Teil der Galaxie umgibt. Es stellte sich heraus, dass dies einen unerwarteten Einfluss darauf hatte, wie das Modell die Masse der Sterne berechnet, die den Kern der Galaxie beleuchten. Letztendlich weist es dem monströsen zentralen Schwarzen Loch der Galaxie viel mehr Masse – satte 6,4 Milliarden Sonnen – zu.
Die überraschende Folge davon ist, dass das Schwarze Loch von M87 von der Erde aus gesehen die gleiche scheinbare Größe haben sollte wie das Schwarze Loch in Sgr A* – genauso wie die Sonne und der Mond ungefähr gleich groß erscheinen, obwohl die Sonne größer ist und viel weiter weg. Damit ist das Schwarze Loch von M87 in Reichweite von Doelemans Radioteleskopen. Es ist möglicherweise sogar einfacher abzubilden als Sgr A*, da es aufgrund seiner größeren Größe sich nicht annähernd so schnell ändert.
Besonders spannend für Theoretiker wie Avery Broderick vom Canadian Institute for Theoretical Astrophysics in Toronto ist, dass das Schwarze Loch von M87 ebenfalls heftig aktiv ist, mit einer riesigen Gasscheibe um es herum und einem großen Strahl in eine Richtung. Ein Radiobild dieses Schwarzen Lochs könnte nicht nur den Ereignishorizont enthüllen, sondern uns auch die Region zeigen, in der der Jet gestartet wird.
„Als alternatives Objekt ist es irgendwie aufregend, weil es sich so stark von dem supermassiven Schwarzen Loch in unserem Hinterhof unterscheidet“, sagt Avery. „Dazwischen spannen sie die Bandbreite dessen, was wir von diesen Objekten erwarten.“
Bleiben Sie dran. Die moderne Astronomie wird immer mehr zu der Wissenschaft, in der das Unsichtbare sichtbar wird. In Kürze werden wir dieser Liste Schwarze Löcher hinzufügen.
Ivan Semeniuk ist Moderator des Podcasts The Universe in Mind und Wissenschaftsjournalist am Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics der University of Toronto.
ア ル マ で は 分子 の 見 え 方 が 全然 違 う!
L1527のまわりのc-C3H2分子 の 分布. 左下 の 等高 線 は 分子 が 放 つ 電波 の 強度 分布 を 表 し て お り, 中央 に あ る 原始 星 の ま わ り に 分子 が 広 が っ て い る こ と が わ か り ま す. 上 と 右下 は, 分子 が 放 つ 電波 の ド ッ プ ラ ー効果 を も と に, 原始 星 周 囲 の ガ ス の 運動 を あ ら わ し た 図 (位置 - 速度 図) 位置 -. 速度 図 で は 等高 線 が 全体 に 広 が っ て い て, ど こ の ガ ス が ど ん な 速度 を 持 つ の か な ど, 明確 なガ ス の 動 き の 傾向 を つ か む こ と が 難 し い 結果 に な っ て い ま す.
Quelle: Sakai et al. 2010 ApJ, 722, 1633 [2] N. Sakai et al. „Verteilungen von Kohlenstoffkettenmolekülen in L1527“, The Astrophysical Journal, Vol. 2, No. 722, S. 1633-1643, veröffentlicht im Oktober 2010. . Urheberrecht: AAS. Mit freundlicher Genehmigung wiedergegeben.
：一方、部分的運用を始めてすぐのアルマ望遠鏡を使って、私たちがおうし座の原始星天体を撮影したものが、これです。同じ分子の輝線を見ているのですが、たった30分撮影しただけで、ガスの分布だけでなく、その運動のようすまでが、見事にわかってしまうんです [3] N. Sakai et al. „Änderung der chemischen Zusammensetzung von einfallendem Gas, das eine Scheibe um einen Protostern bildet“, Nature, Bd. 507, S. 78-80, erschienen im März 2014 。
L1527のまわりのc-C3H2分子の分布（左）。プラトー・デ・ビュール干渉計での観測（前図）の中心部をおよそ7倍拡大してみていて、分子cC3H2分子 の 移動 速度 と 位置 の 関係 を あ ら わ し た の が 右 図 (位置 - 速度 図). 以前 の 観 測 に 比 べ, 原始 星 か ら 遠 い 場所 で は 回 転 速度 が 遅 く, 原始 星 に 近 づ く に つ れ て 回 転 速度 が 速 く な る よ う すが格段によくわかる。 Quelle: N. Sakai /The University of Tokyo, Alle Rechte vorbehalten.
26 Gedanken zu &ldquo Radioteleskope Horn in mit GNU-Radio &rdquo
Könnte eine Hupe anstelle einer Schüssel für den Satellitenempfang verwendet werden oder ist eine Schüssel noch besser für den Empfang?
Eine typische 60-70-cm-Ku-Band-Satellitenschüssel für das Fernsehen hat tatsächlich ein Horn für die Speiseantenne. Zusammen ist ihr Primärstrahl bei 11 GHz etwa ein Grad breit.
Ein typisches SETI Füllhorn bei 1420 MHz hat einen Primärstrahl von mindestens 60 Grad.
Sie sind nicht sehr ähnlich.
Sie brauchen mehr Gewinn. Bei Mikrowellenantennen bestimmt ungefähr die Größe der Apertur den Gewinn. Größer ist besser, aber dann ist es schwieriger zu zielen.
Es kann sich durchaus lohnen, ein bisschen Spaß damit zu haben, zumal hier in Großbritannien die meiste Zeit alles bewölkt ist. Nehmen Sie zum Beispiel die Mondfinsternis ….Grr einfach so sehr schwül.
Das dachte ich auch, als ich anfing. Es stellt sich heraus, dass Funkstörungen *nie* verschwinden, im Gegensatz zu Wolken. Sicher, es gibt einige Tag/Nacht-Variationen, aber wenn Sie in einer Stadt sind, wird Sie das normalerweise genauso oder mehr ärgern wie Wolken in Bezug auf die Beobachtungsfähigkeit.
Seien Sie froh, dass es nur schwül war, hier in New Hampshire, USA, hatten wir in der Nacht der Sonnenfinsternis 2 Fuß Schnee. Ich musste bei der Arbeit schlafen, die Sicht war so schlecht.
Wir hatten zehn unten in New York, aber als Trost hatten wir die Sonnenfinsternis.
Mehr! Mehr! Ich habe ein Paar HackRF Blue und warte auf eine Gelegenheit, Interferometrie auszuprobieren.
Ich unterstütze das! Es wird interessant sein, das Kerberos-Potenzial sowie mit anderen und / oder HackRF zu sehen. Großartige Baumaterialien mit wiederverwendeten Ressourcen und einer ordentlichen Präsentation.
Wo man sie baut
Obwohl sie in der Schüsselgröße variieren können und auf der ganzen Welt gebaut werden, hat jedes einzelne Radioteleskop eines gemeinsam – sie sind so weit wie möglich von der Zivilisation entfernt gebaut. Das liegt daran, dass wir uns auf elektronische Geräte verlassen, von denen viele Hochfrequenzstörungen (HF) erzeugen. Die Frequenz, die von einem einfachen Gegenstand erzeugt wird, den wir für selbstverständlich halten, wie einem Mobiltelefon oder einer Mikrowelle, kann es dem Teleskop unmöglich machen, ein vollständiges Bild des Himmels zu zeichnen.
So war beispielsweise das Radioteleskop Parkes in New South Wales, Australien, jahrzehntelang von HF-Störungen betroffen. Schließlich wurde entdeckt, dass die Mikrowellen-Astronomen ihr Mittagessen erhitzen, der Schuldige war.
Moderne Elektronik ist darauf ausgelegt, die von ihr erzeugten HF-Störungen zu minimieren, aber wenn eine Mikrowelle Astronomen mit ihren Phantomsignalen plagen kann, stellen Sie sich vor, wie schwierig es wäre, mitten in einer Stadt ein klares Bild zu bekommen. Um den abgelegenen Rand des Universums fotografieren zu können, müssen Radioteleskope möglichst weit von der Zivilisation entfernt stehen.
Wissenschaftler bereiten sich darauf vor, das erste Bild eines Schwarzen Lochs zu machen
Astronomen, Physiker und Wissenschaftler verwandter Gebiete aus der ganzen Welt werden am 18. Januar in Tucson, Arizona, zusammenkommen, um ein Unterfangen zu diskutieren, das noch vor wenigen Jahren als nichts weniger als empörend angesehen worden wäre.
Die Konferenz wird organisiert von Dimitrios Psaltis, außerordentlicher Professor für Astrophysik am Steward Observatory der University of Arizona, und Dan Marrone, ein Assistenzprofessor für Astronomie am Steward Observatory.
»Niemand hat je ein Bild von einem Schwarzen Loch gemacht«, sagte Psaltis. „Wir werden genau das tun.â€
"Noch vor fünf Jahren wäre ein solcher Vorschlag nicht glaubwürdig erschienen", fügte Sheperd Doeleman, stellvertretender Direktor der Heuhaufen-Observatorium am Massachusetts Institute of Technology oder MIT, der der Hauptforscher des Event Horizon Teleskop, wie das Projekt genannt wird. „Jetzt haben wir die technologischen Mittel, um es zu versuchen.â€
Zuerst von Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie postuliert, wird die Existenz von Schwarzen Löchern seitdem durch jahrzehntelange Beobachtungen, Messungen und Experimente gestützt. Aber noch nie war es möglich, einen dieser Strudel direkt zu beobachten und abzubilden, dessen schiere Schwerkraft eine so verheerende Kraft ausübt, dass er das Gefüge von Raum und Zeit verdreht und verstümmelt.
„Schwarze Löcher sind die extremste Umgebung, die man im Universum finden kann“, sagte Doeleman.
Das Gravitationsfeld um ein Schwarzes Loch ist so groß, dass es alles in seiner Reichweite verschluckt, nicht einmal das Licht kann sich seinem Griff entziehen. Aus diesem Grund sind Schwarze Löcher genau das – sie strahlen überhaupt kein Licht aus, ihr „Nichts“ verschmilzt mit der schwarzen Leere des Universums.
Wie macht man also ein Bild von etwas, das per Definition unmöglich zu sehen ist?
»Wenn Staub und Gas um das Schwarze Loch herumwirbeln, bevor es hineingezogen wird, entsteht eine Art kosmischer Stau«, erklärte Doeleman. „Die Materie wirbelt um das Schwarze Loch herum wie Wasser, das den Abfluss einer Badewanne umkreist, komprimiert und die resultierende Reibung verwandelt sie in Plasma, das auf eine Milliarde Grad oder mehr erhitzt wird, was es zum ›Glühen†bringt – und Energie ausstrahlen†die wir hier auf der Erde entdecken können.â€
Durch die Abbildung des Leuchtens der Materie, die um das Schwarze Loch herumwirbelt, bevor es über den Rand geht und in den Abgrund von Raum und Zeit stürzt, können Wissenschaftler nur die Umrisse des Schwarzen Lochs sehen, auch Schatten genannt. Da die Gesetze der Physik entweder nicht gelten oder nicht beschreiben können, was jenseits dieses Punktes passiert, aus dem nicht einmal Licht entweichen kann, wird diese Grenze als Ereignishorizont bezeichnet.
„Bisher haben wir indirekte Beweise dafür, dass es im Zentrum der Milchstraße ein Schwarzes Loch gibt“, sagte Psaltis. „Aber sobald wir seinen Schatten sehen, gibt es keinen Zweifel mehr.â€
Obwohl das Schwarze Loch, von dem man annimmt, dass es sich im Zentrum unserer Galaxie befindet, ein supermassives Loch mit 4 Millionen Sonnenmasse ist, ist es für die Augen der Astronomen winzig. Kleiner als die Umlaufbahn des Merkur um die Sonne, aber fast 26.000 Lichtjahre entfernt, erscheint er in etwa so groß wie eine Grapefruit auf dem Mond
„Um etwas so Kleines und so weites zu sehen, braucht man ein sehr großes Teleskop, und das größte Teleskop, das man auf der Erde bauen kann, besteht darin, den ganzen Planeten in ein Teleskop zu verwandeln“, sagte Marrone.
Zu diesem Zweck verbindet das Team bis zu 50 weltweit verstreute Radioteleskope, darunter die Submillimeter-Teleskop auf dem Berg Graham in Arizona, Teleskope auf dem Mauna Kea in Hawaii und die Kombiniertes Array für die Forschung in der Millimeterwellen-Astronomie in Kalifornien. Das globale Array wird mehrere Radioteleskope in Europa, eine 10-Meter-Schüssel am Südpol und möglicherweise eine 15-Meter-Antenne auf einem 15.000-Fuß-Gipfel in Mexiko umfassen.
„Im Wesentlichen bauen wir ein virtuelles Teleskop mit einem Spiegel, der so groß wie die Erde ist“, sagte Doeleman. »Jedes Radioteleskop, das wir verwenden, kann man sich als einen kleinen versilberten Teil eines großen Spiegels vorstellen. Mit genug solchen versilberten Flecken kann man anfangen, ein Bild zu machen.â€
"Das Event Horizon Telescope ist kein First-Light-Projekt, bei dem wir einen Schalter umlegen und von keinen Daten zu vielen Daten wechseln", fügte er hinzu. „Jedes Jahr erweitern wir seine Fähigkeiten, indem wir weitere Teleskope hinzufügen und das Bild, das wir vom Schwarzen Loch sehen, nach und nach schärfen.“
Ein entscheidendes und mit Spannung erwartetes Schlüsselelement, das dem globalen Netzwerk von Radioteleskopen von Event Horizon beitreten wird, ist die Atacama Large Millimeter Array, oder ALMA, in Chile.
ALMA besteht selbst aus 50 Funkantennen und wird als Äquivalent einer Schüssel mit einem Durchmesser von 90 Metern fungieren und zu dem werden, was Doeleman als "einen echten Game Changer" bezeichnete
"Wir werden tatsächlich sehen können, was sehr nahe am Horizont eines Schwarzen Lochs passiert, dem stärksten Gravitationsfeld, das man im Universum finden kann", sagte Psaltis. „Niemand hat Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie jemals an so starken Feldern getestet.“
Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass der helle Umriss, der den Schatten des Schwarzen Lochs definiert, ein perfekter Kreis sein muss. Laut Psaltis, dessen Forschungsgruppe sich auf Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie spezialisiert hat, ist dies ein wichtiger Test.
"Wenn wir feststellen, dass der Schatten des Schwarzen Lochs abgeflacht und nicht kreisförmig ist, bedeutet dies, dass Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie fehlerhaft sein muss", sagte er. „Aber selbst wenn wir keine Abweichung von der Allgemeinen Relativitätstheorie finden, werden uns all diese Prozesse helfen, die grundlegenden Aspekte der Theorie viel besser zu verstehen.“
Schwarze Löcher gehören nach wie vor zu den am wenigsten verstandenen Phänomenen im Universum. Sie reichen von wenigen Sonnenmassen bis hin zu Milliarden und scheinen wie Öltropfen in Wasser zu verschmelzen. Es wird angenommen, dass die meisten, wenn nicht alle Galaxien in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch beherbergen, und kleinere sind überall verstreut. Es ist bekannt, dass unsere Milchstraße etwa 25 kleine Schwarze Löcher beherbergt, die das 5- bis 10-fache der Sonnenmasse haben.
»Das Tolle an dem in der Mitte der Milchstraße ist, dass er groß genug und nah genug ist«, sagte Marrone. „Es gibt größere in anderen Galaxien und es gibt nähere, aber sie sind kleiner. Unsere ist genau die richtige Kombination aus Größe und Entfernung.â€
Der Grund, warum Astronomen auf Radiowellen und nicht auf sichtbares oder infrarotes Licht angewiesen sind, um das Schwarze Loch auszuspionieren, ist zweierlei: Zum einen erfordert die Beobachtung des Zentrums der Milchstraße von der Erde aus einen Blick durch die Ebene der Galaxie. Radiowellen können Tausende von Lichtjahren in Sterne durchdringen, Gas und Staub behindern die Sicht. Zweitens wäre die Kombination optischer Teleskope zu einem virtuellen Superteleskop nicht machbar, so die Forscher.
Erst die jüngsten technologischen Fortschritte haben es ermöglicht, Radiowellen nicht nur mit genau den richtigen Wellenlängen aufzuzeichnen, bei denen sie den Wasserdampf in der Atmosphäre nicht stören, sondern auch die ultrapräzise Zeitmessung zu gewährleisten, die erforderlich ist, um Beobachtungen von mehreren Tausenden Teleskopen zu kombinieren combine von Meilen auseinander in eine Belichtung.
Jedes Teleskop zeichnet seine Daten auf Festplatten auf, die gesammelt und physisch an ein zentrales Rechenzentrum am Haystack-Observatorium des MIT gesendet werden.
Die Zusammenführung von Radioteleskopen rund um den Globus erfordert eine ebenso globale Teamleistung.
„Dies ist nicht nur die übliche internationale Konferenz, zu der Menschen aus der ganzen Welt kommen, weil sie daran interessiert sind, ihre Forschung zu teilen“, sagte Psaltis. „Für das Event Horizon Telescope brauchen wir die ganze Welt, um dieses Instrument zu bauen, denn es ist so groß wie der Planet. Die Leute kommen aus der ganzen Welt, weil sie daran arbeiten müssen.â€
Haben Sie schon einmal in den Nachthimmel geschaut und Hunderte, wenn nicht Tausende von Sternen gesehen? Oder haben Sie sich vorgestellt, fantastische Objekte wie Supernovae, Schwarze Löcher oder sogar ganze Galaxien aus nächster Nähe zu sehen? Sie können sie mit bloßem Auge vielleicht nicht sehen, aber mächtig Teleskope erlauben uns, tief in den Weltraum zu sehen und unglaublich weit entfernte Objekte zu erkennen.
Sie können die Sterne sehen, weil sie emittieren sichtbares Licht, aber sichtbares Licht ist nur eine Art von elektromagnetische Strahlung. Der Mensch kann nur wirklich sehen ein sehr kleiner Teil der elektromagnetisches Spektrum, zu dem auch andere Strahlungsarten wie Radiowellen und röntgen (Abbildung 1). Elektromagnetische Strahlung besteht aus Wellen von Strahlung mit einem gewissen Wellenlänge. Eine Welle mit einer kürzeren Wellenlänge hat einen höheren Frequenz. Hochfrequenzwellen haben mehr Energie, daher neigen sehr heiße Objekte dazu, hochenergetische (und damit hochfrequente) Strahlung wie Röntgenstrahlen auszusenden.
Diagramm des elektromagnetischen Spektrums mit Objekten zur Darstellung der relativen Skala elektromagnetischer Wellen. Radiowellen haben die längsten Wellenlängen (auf der Skala von hohen Gebäuden), während Gammastrahlen die kürzesten Wellenlängen haben (auf der Skala der Breite von Atomkernen). Objekte, die längere Wellen aussenden, wie Radio oder Mikrowellen, sind extrem kalt (1 Kelvin) und Objekte, die kürzere Wellen wie Gammastrahlen aussenden, haben Temperaturen von über zehn Millionen Kelvin.
Abbildung 1. Dieses Diagramm des elektromagnetischen Spektrums zeigt die Wellenlängen und Frequenzen verschiedener Strahlungsarten sowie die Temperatur der sie aussendenden Objekte. Denken Sie daran, dass das menschliche Auge nur sichtbares Licht sehen kann, das einen sehr kleinen Teil des gesamten elektromagnetischen Spektrums ausmacht. Beachten Sie, dass "K" für steht Kelvin, eine Einheit zur Temperaturmessung (Wikimedia Commons-Benutzer Inductiveload, 2007).
Es stellt sich heraus, dass Sterne nicht nur sichtbares Licht emittieren, sondern auch andere Arten von Strahlung. Daher verwenden Organisationen wie die National Aeronautics and Space Administration (NASA) leistungsstarke Teleskope, die andere Arten von Strahlung "sehen" und Objekte erkennen können, die für das bloße menschliche Auge viel zu weit entfernt sind. Dies hilft Wissenschaftlern, mehr über die Entstehung unseres Universums zu erfahren.
Dieses astronomische Wissenschaftsprojekt wird sich auf ein solches Teleskop konzentrieren, das Chandra Röntgenobservatorium, ein Satellit, der derzeit (Stand 2013) die Erde umkreist. Dieser Satellit kann Röntgenbilder von weit entfernten Objekten im Weltraum aufnehmen. Wie in Abbildung 1 gezeigt, neigen Objekte, die Röntgenstrahlen aussenden, dazu, sehr heiß zu sein, sodass die Beobachtung von Röntgenstrahlen Wissenschaftlern Informationen über sehr heiße, energiereiche Objekte im Weltraum liefern kann, wie z Supernovae (explodierende Sterne), Nebel (riesige Staub- und Gaswolken im Weltraum) und sogar Regionen in der Nähe Schwarze Löcher. Wir könnten nicht so viel über diese Objekte lernen, wenn wir nur betrachtete sie mit sichtbarem Licht.
Abbildung 2 zeigt zwei Bilder vom Chandra-Röntgenobservatorium. Aber Moment mal, du hast gerade erfahren, dass wir das eigentlich nicht können sehen Röntgenstrahlen, woher stammen die Farbbilder in Abbildung 2? Nun, das Chandra-Observatorium funktioniert wie eine Digitalkamera, aber es zeichnet Röntgenstrahlen anstelle von sichtbarem Licht auf. Digitalkameras zeichnen Zahlen auf, die der Intensität von rotem, grünem und blauem (RGB) Licht entsprechen. Rotes, grünes und blaues Licht haben im "sichtbaren" Teil des elektromagnetischen Spektrums leicht unterschiedliche Wellenlängen. Rotes Licht hat die niedrigste Frequenz, also die niedrigste Energie, blaues Licht hat die höchste Frequenz (und damit die höchste Energie) und Grün liegt in der Mitte. In ähnlicher Weise zeichnet Chandra eine Zahl für Röntgenstrahlen mit niedriger, mittlerer und hoher Energie auf, aber diese Röntgenstrahlen haben keine "Farbe", weil wir sie nicht sehen können. Also verwenden NASA-Wissenschaftler ein Fotobearbeitungsprogramm, um ein Falschfarbenbild durch Zuweisen einer Farbe zu jedem Röntgenenergieband. NASA-Wissenschaftler ordnen Rot normalerweise einer niedrigen Energie zu, Grün einer mittleren Energie und Blau einer hohen Energie (entsprechend dem sichtbaren Licht, auch als bezeichnet). Neuskalierung). Die Fotos, die Sie in Abbildung 2 sehen, sind das Endergebnis dieses Prozesses.
Figur 2. Zwei Falschfarbenbilder des Chandra-Röntgenobservatoriums. (Links) Centaurus A, eine nahe Galaxie mit einem supermassiven Schwarzen Loch in der Mitte. (Rechts) SN 1006, die Überreste einer Supernova.
Aber wie sieht dieser Prozess von Anfang an genau aus? Das erfahren Sie in diesem Wissenschaftsprojekt. Abbildung 3 zeigt die Original-Röntgenbilder der Supernova Cassiopeia A mit niedriger, mittlerer und hoher Energie. Beachten Sie, dass die Fotos schwarzweiß sind (bezeichnet als a Graustufen Bild), da noch keine Farbe hinzugefügt wurde. Helle Bereiche entsprechen den Stellen, an denen Röntgenstrahlen in diesem Energieband erfasst wurden, und schwarze Bereiche entsprechen den Stellen, an denen keine Röntgenstrahlen in diesem Energieband erfasst wurden.
Figur 3. Die rohen Röntgendaten der Niedrig-, Mittel- und Hochenergiebänder des Chandra-Teleskops der Supernova Cassiopeia A.
Sie werden wahrscheinlich feststellen, dass die Bilder in Abbildung 3 im Vergleich zu denen in Abbildung 2 sehr dunkel aussehen. Dies kann durch Anpassen der Bilder behoben werden. Ebenen mit Bildbearbeitungssoftware. Das ist nicht Genauso wie beim Anpassen der Bildhelligkeit können Sie einige Bereiche des Bildes aufhellen, während andere dunkel bleiben (oder umgekehrt). Mehr über diesen Vorgang erfahren Sie im Verfahren.
Figur 4. Die Originaldateien aus Abbildung 3, nachdem ihre Ebenen angepasst wurden. Die Formen und Details jedes Bildes sind jetzt viel klarer.
Jetzt sind die Bilder in Abbildung 4 viel klarer, aber sie sind immer noch schwarzweiß. Der nächste Schritt ist zu kolorieren die Graustufenbilder, indem Sie jedem eine einzelne Farbe zuweisen, wie in Abbildung 5 gezeigt.
Abbildung 5. Jedes einzelne Graustufenbild ist mit Rot, Grün und Blau koloriert, die jeweils Bänder mit niedriger, mittlerer und hoher Energie darstellen.
Schließlich werden die drei kolorierten Bilder zu einem einzigen RGB-Bild zusammengeführt. Auf diese Weise können wir verschiedene Bereiche der Röntgenintensität in einem einzelnen Objekt sehen, wie in Abbildung 6 gezeigt.
Abbildung 6. Die Kombination der roten, grünen und blauen Bilder zeigt die relativen Intensitäten von Röntgenstrahlen mit niedriger, mittlerer und hoher Energie in einem Bild.
Das endgültige Farbbild kann Wissenschaftler darüber informieren, was vor sich geht. In diesem speziellen Fall gibt es eine hochenergetische Druckwelle (blau dargestellt) aus der ersten Explosion, die heißer ist als die zurückbleibenden Gase (rot und grün). Bereiche mit mehreren Arten von Röntgenstrahlen erscheinen in anderen Farben wie Gelb oder Violett. Beachten Sie, dass der gesamte Bildbearbeitungsprozess etwas subjektiv sein kann, z. B. könnten Wissenschaftler absichtlich Betonen Sie helle blaue Bereiche, aber machen Sie die roten Bereiche sehr matt, falls er oder sie besonders an sehr energiereichen Röntgenemissionen interessiert ist. Ausgehend von denselben Quelldateien können also zwei verschiedene Personen zu einem ganz unterschiedlichen endgültigen Bild gelangen.
Im Chandra X-ray Astronomy Field Guide (siehe Bibliographie) können Sie mehr darüber erfahren, was Röntgenemissionen für verschiedene Körper bedeuten, aber hier sind ein paar Beispiele:
- Junge Sterne sind im Röntgenlicht heller als Sterne mittleren Alters.
- Sterne neigen dazu, sich in Haufen zu bilden, daher können Röntgenemissionen von Galaxien Wissenschaftlern über Regionen der Sternentstehung innerhalb dieser Galaxie Aufschluss geben.
- Röntgenstrahlen können erzeugt werden, wenn Materie von sehr dichten Objekten wie Weißen Zwergen, Neutronensternen und Schwarzen Löchern angesaugt wird.
- Supernovae erzeugen Stoßwellen und extrem heiße Gaswolken, die Röntgenstrahlen aussenden.
In diesem astronomischen Wissenschaftsprojekt wählen Sie eine Reihe von Röntgenrohdaten von der Chandra-Website aus. Basierend auf Ihren Hintergrundrecherchen und dem, was Sie in den offiziellen kolorierten NASA-Bildern des Objekts sehen, werden Sie vorhersagen, was Sie durch die Manipulation der Röntgenrohdaten sehen können und was das endgültige Bild Ihnen über das Objekt sagen soll.
6 Antworten 6
Ja, du kannst. Und Sie müssen dafür nicht einmal die Erde verlassen.
Du siehst immer Dinge in der Vergangenheit, genauso wie du immer Dinge in der Vergangenheit hörst. Wenn Sie jemanden sehen, der 30 Meter entfernt etwas tut, sehen Sie, was passiert ist $(30mathrm
If you had a mirror on the moon (about 238K miles away), you could see about 2.5 seconds into earth's past. If that mirror was on Pluto, you could see about 13.4 hours into Earth's past. If you are relying on hearing, you hear an event at 30 m away about 0.1 s after it occurs. That is why runners often watch the starting pistol at an event, because they can see a more recent picture of the past than they can hear. To more directly answer the intent of your question: Yes, if you could magically be transported 27 lightyears away, or had a mirror strategically placed 13.5 lightyears away, you could see yourself being born. I'd have to say yes - at least theoretically. If there was an observer (not you) 27 light years away, he could see your birth. Awesome as it sounds, it isn't practically feasible. For one thing, the observer would need a large enough telescope to observe you. If the telescope isn't large enough, the resolution would be low, and the observer wouldn't be able to make out things far away. To get an idea, the size (diameter of mirror for instance) of the telescope that'll enable you to see an object of about 10m at that distance is about $10^<8>$km while the diameter of earth is about 12800 km. But again, you yourself wouldn't be able to make this observation, as the information regarding your birth would have gone at the speed of light, and you wouldn't be able to intercept it. No. Because you cannot reach the speed of light, even if you had started travelling away from Earth the day you were born, you could never catch the light carrying the image of your being born. I think the other posters are forgetting that nature allows for much more possibilities. True, you can't catch up to light, but that might not be necessary. As General Relativity tells us, space-time is a 4 dimensional manifold. Einstein's equations tie its local structure to the energy-momentum density. But that still leaves open a lot of possibilities for the global structure of the universe. Imagine that the universe would be something like a torus or a sphere, that is finite but unbounded. This concretely means that if you go long enough in one direction, you will ultimately end up where you started again. Now, that is also true for light. If then the expansion of the universe did not happen so fast that light going around got behind the cosmological horizon, it is theoretically possible that we could see our own galaxy in an earlier stage of its evolution. The global shape of the universe is still an open problem. The most commonly accepted model though assumes an infinite flat space-time. Other models like Poincaré dodecahedral space and the Picard horn do seem to fit current cosmological data. Well, they did last time I looked, maybe they have been refuted by now. A brief, blazing burst of radio waves detected by the Arecibo Observatory could herald a turning of the tide for a peculiar class of cosmic signals. Until recently, the signals had only ever been detected by a telescope in Australia, a pattern that fueled doubts about their origin. Fewer than a dozen of these bursts, lasting for only a few thousandths of a second, have ever been reported. Called “fast radio bursts,” the signals are cosmic enigmas that appear to come from the very, very distant universe. But since the first burst discovery in 2007, scientists have not only wondered what kind of cosmic object could produce such a tremendously bright, short-lived radio pulse – but have disagreed about whether the bursts are even celestial. “There are more theories than there are bursts,” says West Virginia University astronomer Duncan Lorimer, an author on the paper describing the burst, posted to the arXiv on April 10. On November 2, 2012, a blast of radio waves collided with the Arecibo Observatory in Puerto Rico, where the world’s largest single-dish radio telescope lives. Rain or shine, day or night, the 305-meter dish collects radio waves from the cosmos, which are then processed into data for scientists to study. The data gathered at 6:35 am UT revealed a massive, 3-millisecond spike. Unlike the radio blasts emitted by some pulsars, the burst did not recur. It briefly blazed and then disappeared. Called FRB 121102, the burst was very similar to six earlier events that constitute the entire reported population of ultrafast radio bursts – a population that until November 2012 had only been seen by one telescope, in Australia. But transience is only part of what makes these signals so weird. Their chief peculiarity lies in just how dang far away they seem to be. Normally, radio waves travel at the speed of light. This means that all the different wavelengths and frequencies of radio waves emitted by the same object – say, a pulsar – should arrive on Earth in one big batch. But if something is sufficiently far away, that changes. Longer, lower frequency waves traveling through the cosmos have a trickier time getting to Earth. Clouds of ionized interstellar particles – electrons, primarily – form roadblocks that slow and redirect these longer waves, causing them to follow a more sinuous path. As a result, the longer waves arrive just a bit later than their shorter kin – sometimes, the difference is only a fraction of a second. That delay in arrival times is called “dispersion,” and it lets astronomers estimate how far away the waves are coming from. The longer the delay, the more intergalactic junk that got in the way. And since scientists think they know how much junk there is, they can use the dispersion measurement to approximate a distance, or at least identify whether an object lives inside or outside the Milky Way. If astronomers are interpreting the bursts’ dispersion measures correctly, then the bursts came from billions and billions of light-years away – in other words, they’re nowhere near our cosmic neighborhood. And nobody knows what they are. “The sources of the bursts are undoubtedly exotic by normal standards,” Cornell University astronomer Jim Cordes wrote in Sciencewrote in Science. The ultrafast pulses take their name from Lorimer, who spotted and described the first burst in 2007. That mysterious signal, estimated to have traveled roughly 3 billion light-years before colliding with Earth, stunned astronomers. Many of them questioned whether it was an artifact produced by the telescope that detected it, the Parkes Observatory’s 64-meter telescope in Australia. In the years after the discovery, skepticism grew. A new class of terrestrial radio bursts detected by the Parkes telescope in 2010 cast more doubt on the original Lorimer burst. Those Earth-based signals, called perytons, opened the door to the possibility that even if real, the original burst was actually coming from much closer to home. Another Parkes-detected burst, reported in 2012, didn’t do much to alleviate doubts. But that summer, a third Lorimer burst was described at the International Astronomical Union’s general assembly in Beijing, China as it turned out, this burst would be one member of a quartet that astronomers would announce the next year in Wissenschaft. By the end of July, 2013, the total reported stood at six. “The discovery of fast radio bursts at the Parkes Observatory, if confirmed at other observatories, would be a monumental discovery, comparable to that of cosmological gamma-ray bursts and even pulsars,” Shrinivas Kulkarni, an astronomer at Caltech, told Wissenschaftlicher Amerikanertold Wissenschaftlicher Amerikaner at the time. Strength in numbers was helping the bursts achieve legitimacy, but there was no escaping that they’d all been detected by the same telescope. And until another observatory saw something similar, skeptics could easily question whether the signals were a product of the telescope and its location, rather than the cosmos. “In fairness, it’s not a bad question to ask at all,” Lorimer says. “Whenever you make a new discovery, it’s very important to have it confirmed by different groups, using different equipment.” Now, the Arecibo detection of FRB 121102 strongly suggests the signals are not a Parkes artifact, and furthermore, that they’re not terrestrial in origin. “I’m certainly very excited to see such a convincing result from another team using a different observatory,” says astronomer Michael Keith of the University of Manchester, who was not involved in the current study. So the questions astronomers are asking are: How far have the bursts traveled? And what, exactly, are they? “My hunch has always been that they’re extragalactic,” Lorimer says. “But that’s really nothing more than a hypothesis at this point.” Overall, the dispersion measures do seem to suggest an extragalactic origin. There are many more electrons between Earth and the bursts than can be explained by the Milky Way’s interstellar electrons but it’s still possible that intervening nebulas could be clouding the measurement, Kulkarni says. He suggests the signals could be coming from spinning neutron stars known as radio rotating transients, or RRATs, that live in our galaxy and also emit a single pulse. Because the signals are so brief and bright, they must be coming from a rather dense source, says astronomer Scott Ransom of the National Radio Astronomy Observatory. “That means a compact object – i.e., a neutron star or a black hole – is likely somehow to blame,” he says. Just what that compact object is has yet to be explained. One theory suggests that giant flares erupting from highly magnetic neutron stars, known as magnetars, cause the bursts. Others suggest the bursts result from colliding neutron stars or black holes, evaporating primordial black holes, large magnetic stars, or are the death spasms produced when massive, slowly spinning neutron stars collapse into black holes. That last object, proposed in 2013, is known as a blitzar. More observations should help teams pinpoint the bursts’ origin. Already, more detections from Parkes are coming down the pipeline, and Ransom says he’s looking through the Green Bank Telescope’s data for similar signals. But what astronomers are really hoping for is a way to find the bursts in real-time – then, they might be able to identify an optical source, like a host galaxy. In addition to supporting an extragalactic origin, that would also allow scientists to use the bursts to probe the characteristics of the intervening intergalactic medium and its ions. “We really need to get their precise positions,” Ransom says. “That will let us see where they originate – hopefully in or near other galaxies where we can get their distances.”) = 0.1mumathrm$ in der Vergangenheit.
Arecibo Observatory Detects Mysterious, Energetic Radio Burst
