Ett internationellt astronomteam har gjort den skarpaste bilden hittills av hjärtat av en avlägsen kvasar, med en detaljrikedom som är två miljoner gånger bättre än våra ögons. Observationerna gjordes då man för första gången kopplade samman teleskopet APEX med två andra teleskop på olika kontinenter. Det här är första steget mot det spektakulära målet för projektet “Event Horizon Telescope” : att avbilda de supertunga svarta hålen som finns i mitten av Vintergatan och andra galaxer.
Astronomerna kopplade ihop APEX i Chile med Submillimeter Array (SMA) på Havaii och Submillimeter Telescope (SMT) i Arizona i USA. Med den uppställningen gjorde de den skarpaste direkta observationen någonsin av hjärtat av en avlägsen galax, den ljusstarka kvasaren 3C 279. I mitten av kvasaren finns ett supertungt svart hål som väger ungefär lika mycket som en miljard solar. 3C 279 ligger så långt från jorden att det har tagit ljuset från den mer än fem miljarder år att nå oss. APEX är ett samarbetsprojekt mellan Max-Planckinstitutet för radioastronomi (MPIfR), Onsala rymdobservatorium (OSO) och ESO. Teleskopet drivs av ESO.
Teleskopen kopplades samman med hjälp av en teknik som kallas VLBI (Very Long Baseline Interferometry, på svenska Långbasinterferometri). Större teleskop kan göra skarpare observationer, och interferometritekniken gör att flera mindre teleskop fungerar som ett större teleskop som är lika stort som det största separationen mellan individuella teleskop - detta avstånd kallas “baslinje”. Med VLBI får man de skarpaste observationerna när separationen mellan teleskopen är så stora som möjligt. Då kvasaren observerades använde man tre teleskop för att skapa en interferometer mellan olika kontinenter. Separationen var 9447 km mellan Chile och Hawaii, 7174 km mellan Chile och Arizona och 4627 km från Arizona till Hawaii. Att koppla in APEX i Chile i nätverket var avgörande eftersom det gav upphov till de längsta baslinjerna.
Man observarade radiovågor med våglängden 1.3 millimeter. Det här är första gången man har gjort VLBI-observationer vid så korta våglängder och med så långa baslinjer. Detaljrikedomen, eller skarpheten i observationerna är 28 mikrobågsekunder - ungefär åtta miljarddelar av en grad. Det betyder att man får möjligheten av urskilja detaljer ofattbara två miljoner gånger bättre än en människas syn. Med hjälp av så skarpa observationer kan man studera detaljer i kvasaren som är mindre än ett ljusår - en uppseendeväckade bedrift eftersom kvasaren är flera miljarder ljusår bort.
De här observationerna utgör ett viktigt delmål emot det framtida Händelsehorisontteleskopet (Event Horizon Telescope), som kommer att koppla samman ännu fler teleskop. Det kommer att göra det möjligt att avbilda skuggan av det supertunga svarta hål som finns i mitten av vår galax, Vintergatan, samt andra i närliggande galaxer. Skuggan - ett mörkt område som man ser i kontrast till den ljusa bakgrunden - uppstår eftersom ljuset bakifrån böjs av det svarta hålet. En sådan observation skulle vara det första observationella beviset på att ett svart hål verkligen har en händelsehorisont, som markerar gränsen till området i det svarta hålet som inte ens ljus kan slippa ut ifrån.
Det här experimentet är den första gången som APEX har deltagit i VLBI-observationer. Det är kulmen på tre års hårt arbete på APEX höghöjsdsplatå Chajnantor, 5000 meter över havet i de Chilenska Anderna, där atmosfärstrycket bara är hälften av det på havsnivå. För att förbereda APEX för VLBI har forskare från Tyskland och Sverige installerat nya digitala datainsamlingssystem, ett väldigt noggrant atomur, samt ett system för att spara data i 4 gigabit per sekund i många timmar under de svåra förhållanden [6] som råder på platån. Datamängden - 4 terabyte från varje teleskop - skickades på hårddiskar till Tyskland och bearbetades vid Max Planckinstitutet för radioastronomi i Bonn.
Att APEX på detta framgångsrika sätt använts för VLBI för första gången är också viktigt av en annan anledning. APEX delar teknologi och ligger på samma plats som ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) teleskopet. ALMA är fortfarande under uppbyggnad och kommer när det är färdigställt att bestå av 54 antenner som är lika stora som APEX (12 meters parabol) samt 12 mindre antenner som är 7 meter i diameter. Man undersöker för tillfället möjligheten att koppla ihop ALMA med resten av teleskopnätverket. Med den avsevärt större uppsamlingsytan hos ALMA:s antenner skulle man kunna detektera 10 gånger svagare signaler än vid dessa första tester. Det skulle göra att skuggan hos Vintergatans supertunga svarta hål blir inom räckhåll för framtida observationer.
