THE POSSIBILITY OF OBSERVING PHOTON RINGS USING HIGH FREQUENCY VERY LONG BASELINE SPACE RADIO INTERFEROMETRY

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper examines the possibility of observing photon rings in the close vicinity of supermassive black holes using very long baseline space radio interferometry at a frequency of 600 GHz. The 600 GHz range is promising for such observations in very long baseline radio interferometry, because high frequency reduces the contribution of radio emission scattering by the interstellar medium, and also makes it possible to increase the angular resolution of the interferometer. High angular resolution and low scattering, in turn, suggest the possible detection of photon rings in the close vicinity of supermassive black holes. To assess such possibilities, modeling of the visibility amplitude distribution from the baseline projection was performed, taking into account various possible sensitivity parameters of the interferometer. Based on the results, the prospects for the 600 GHz range in terms of observing photon rings are shown. In addition, the requirements for the on-board receiving complex of a space interferometer are formulated, at which detection of photon rings is feasible.

About the authors

A. G. Rudnitskiy

P. N. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences

Email: arud@asc.rssi.ru
Astro Space Center Moscow, Russia; Moscow, Russia

M. A. Shchurov

P. N. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: shurovma@lebedev.ru
Astro Space Center Moscow, Russia

A. V. Khudchenko

P. N. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences

Email: khudchenko@asc.rssi.ru
Astro Space Center Moscow, Russia; Moscow, Russia

T. A. Syachina

P. N. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: syachina@asc.rssi.ru
Astro Space Center Moscow, Russia

References

  1. S.E. Gralla, D.E. Holz, and R.M. Wald, Phys. Rev. D 100(2), 024018 (2019).
  2. N.S. Kardashev, A.V. Alakoz, A.S. Andrianov, M.I. Artyukhov, et al., Solar System Res. 51, 535 (2017).
  3. W.A. Baan, T. An, C. Henkel, H. Imai, V. Kostenko, and A. Sobolev, Nature Astron. 6, 976 (2022).
  4. M.D. Johnson, R. Narayan, D. Psaltis, L. Blackburn, et al., Astrophys. J. 865(2), id. 104 (2018).
  5. K. Akiyama, A. Alberdi, W. Alef, K. Asada, et al., Astrophys. J. Letters 875(1), id. L1 (2019), https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ab0ec7
  6. K. Akiyama, A. Alberdi, W. Alef, J.C. Algaba, et al., Astrophys. J. Letters 930(2), id. L12 (2022), https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ac6674
  7. A.G. Rudnitskiy, P.R. Zapevalin, P.V. Mzhelskiy, T.A. Syachina, and M.A. Shchurov, Bull. Lebedev Physics Inst. 48(9), 281 (2021).
  8. F. Roelofs, H. Falcke, C. Brinkerink, M. Mościbrodzka, et al., Astron. and Astrophys. 625, id. A124 (2019), arXiv:1904.04934 [astro-ph.HE].
  9. D.C.M. Palumbo, G.N. Wong, A. Chael, and M.D. Johnson, Astrophys. J. Letters 952, id. L31 (2023), arXiv:2307.05293 [astro-ph.HE].
  10. M.D. Johnson, A. Lupsasca, A. Strominger, G.N. Wong, et al., Science Advances 6(12), eaaz1310 (2020), arXiv:1907.04329 [astro-ph.HE].
  11. S.E. Gralla, A. Lupsasca, and D.P. Marrone, Phys. Rev. D. 102(12), id. 124004 (2020), arXiv:2008.03879 [gr-qc].
  12. Y. Uzawa, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, et al., Physica C: Superconduct. and Appl. 494, 189 (2013).
  13. A.M. Baryshev, R. Hesper, F.P. Mena, T.M. Klapwijk, et al., Astron. and Astrophys. 577, id. A129 (2015), arXiv:1503.01988 [astro-ph.IM].
  14. L.T. Maud, Y. Asaki, H. Nagai, T. Tsukui, et al., Astrophys. J. Suppl. 267(2), id. 24 (2023).
  15. S. Trippe, T. Jung, J.-W. Lee, W. Kang, J.-Y. Kim, J. Park, and J.A. Hodgson, arXiv:2304.06482 [astro-ph.IM] (2023).
  16. S. Matsushita, K. Asada, M. Inoue, H. Nishioka, et al., in Ground-based and Airborne Telescopes VII, Proc. SPIE 10700, edited by H.K. Marshall and J. Spyromilio, id. 1070029 (2018).
  17. J. Kim, D.P. Marrone, C. Beaudoin, J.E. Carlstrom, et al., in Millimeter, Submillimeter, and FarInfrared Detectors and Instrumentation for Astronomy IX, Proc. SPIE 10708, edited by J. Zmuidzinas and J.-R. Gao, id. 107082S (2018), arXiv:1805.09346 [astro-ph.IM].
  18. M.D. Johnson, K. Akiyama, L. Blackburn, K.L. Bouman, et al., Galaxies 11(3), id. 61 (2023), https://www.mdpi.com/2075-4434/11/3/61
  19. V. Kudriashov, M. Martin-Neira, I. Barat, I.P. Martin, E. Daganzo-Eusebio, N. Alagha, and V. Valenta, Chin. J. Space Sci. 39(2), 250 (2019), arXiv:2105.06901 [astro-ph.IM].
  20. M. Martin-Neira, V. Kudriashov, I. Barat, B. Duesmann, and E. Daganzo, Chin. J. Space Sci. 39(4), 544 (2019).
  21. V. Kudriashov, M. Martin-Neira, F. Roelofs, H. Falcke, et al., Chin. J. Space Sci. 41(2), 211 (2021), arXiv:2105.06882 [astro-ph.IM].
  22. Shlentsova, F. Roelofs, S. Issaoun, J. Davelaar, and H. Falcke, Astron. and Astrophys. 686, id. A154 (2024).
  23. S.F. Likhachev, A.G. Rudnitskiy, A.S. Andrianov, M.N. Andrianov, et al., Cosmic Research 62(1), 117 (2024).
  24. A.G. Rudnitskiy, M.A. Shchurov, S.V. Chernov, T.A. Syachina, and P.R. Zapevalin, Acta Astronautica 212, 361 (2023).
  25. T. De Graauw, F. Helmich, T. Phillips, J. Stutzki, et al., Astron. and Astrophys. 518, id. L6 (2010).
  26. K.I. Rudakov, A.V. Khudchenko, L.V. Filippenko, M.E. Paramonov, R. Hesper, D.A.R. da Costa Lima, A.M. Baryshev, and V.P. Koshelets, Appl. Sci. 11(21), 10087 (2021).
  27. C.F. Gammie, J.C. McKinney, and G. Toth, Astrophys. J. 589(1), 444 (2003).
  28. S.V. Chernov, Astron. Rep. 65(2), 110 (2021).
  29. K. Akiyama, A. Alberdi, W. Alef, K. Asada, et al., Astrophys. J. Letters 875, id. L6 (2019), arXiv:1906.11243 [astro-ph.GA].
  30. López-Fernández, J.D. Gallego, C. Diez, I. Malo-Gomez, R.I. Amils, R. Flückiger, D. Marti, and R. Hesper, IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 14(3), id. 1 (2024).
  31. K. Akiyama, A. Alberdi, W. Alef, K. Asada, et al., Astrophys. J. Letters 875, id. L4 (2019), arXiv:1906.11241 [astro-ph.GA].
  32. Cruz-Osorio, C.M. Fromm, Y. Mizuno, A. Nathanail, et al., Nature Astron. 6, 103 (2022), arXiv:2111.02517 [astro-ph.HE].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».