在不同时间尺度上从太空对 M87* 事件视界成像

名为事件视界成像仪（Event Horizon Imager, EHI）的新型空间甚长基线干涉测量系统概念已被提出，旨在显著改善黑洞成像并对广义相对论进行精确检验。我们研究了利用三卫星 EHI 配置对超大质量黑洞 M87* 的黑洞阴影及喷流发射区以及其他黑洞喷流制作高分辨率动态图像的能力。我们的目标是确定轨道配置以优化 uv 覆盖，从而对变源进行成像。针对该配置模拟了广义相对论磁流体动力学模型的观测，该配置由三颗位于圆形的中地球轨道上的卫星组成，其轨道平面垂直于视线方向。预期噪声基于初步的系统参数。对于部分 uv 覆盖可能过于稀疏的电影帧，利用能够从其他帧恢复缺失信息的算法进行了重建。随后，通过适当的轨道配置对多个观测历元积累的可见度进行平均，从而提高了图像质量。随着信噪比（S/N）的提高，观测到的变化时间尺度得以缩短。我们的模拟表明，具有标准系统参数的 EHI 能够以约一个月的时间分辨率对 M87* 环境在事件视界尺度上的变化进行成像。若 EHI 采用更乐观的噪声参数（将 S/N 提高约 100 倍），则将允许在引力时间尺度上对变化进行成像。在较低频率下使用 EHI 装置进行的观测能够对扩展喷流中的变化进行成像。EHI 概念可用于对黑洞环境和扩展喷流中的变化进行成像，从而能够对引力理论以及黑洞吸积、等离子体动力学和喷流发射模型进行更严格的检验。