[论文解读] VLBI Observations of the Galactic Center Source Sgr A* at 86 GHz and 215 GHz

T. P. Krichbaum, A. Witzel+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 1998

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 2被引用 9

一句话总结

本文报告了在86 GHz和215 GHz频段对Sgr A*的新一代甚长基线干涉测量（VLBI）观测，揭示了一个紧凑且对称的结构，86 GHz时大小为190 ± 30微角秒，215 GHz时存在一个暂定的本征尺寸50–190微角秒，大于20微角秒的散射尺寸，表明其本征源尺寸为几个至十来个史瓦西半径量级。

ABSTRACT

We summarize previous VLBI observations of Sgr A* at millimeter wavelengths and present new results from VLBI observations at 86 and at 215 GHz. At 86 GHz the measured closure phase is close to zero, consistent with a point-like or symmetric structure of 190 +/- 30 micro-arcsec size. At 215 GHz we have detected Sgr A* with a signal-to-noise ratio of 6. This yields a tentative size estimate of 50 < theta < 190 micro-arcsec, which is larger than the scattering size of 20 micro-arcsec at this frequency. The intrinsic size of Sgr A* thus appears to be a few up to a few ten Schwarzschild radii.

研究动机与目标

• 利用高分辨率VLBI观测研究Sgr A*在毫米波段的本征尺寸与形态。
• 在86 GHz和215 GHz频段解析Sgr A*的结构，区分散射效应与本征源尺寸。
• 确定Sgr A*在亚毫角秒分辨率下是否呈现对称或非对称结构。
• 通过将观测尺寸与215 GHz频段已知的散射极限进行比较，估算Sgr A*的本征尺寸。
• 为理解银河系中心源在黑洞物理与吸积过程背景下的本质提供支持。

提出的方法

• 在86 GHz和215 GHz频段进行甚长基线干涉测量（VLBI）观测，以实现亚毫角秒角分辨率。
• 在86 GHz频段测量闭合相位，以评估源的对称性与结构，发现其值接近零。
• 在215 GHz频段利用信噪比为6的信号检测到Sgr A*，并估算其尺寸，尽管存在强烈的散射效应。
• 将观测到的源尺寸与215 GHz频段已知的20微角秒散射尺寸进行比较，以推断本征尺寸。
• 应用标准的VLBI数据处理技术对高频频段的银河系中心源进行校准与成像。
• 评估结果与银河系中心附近紧凑对称辐射结构模型的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在扣除星际散射效应后，Sgr A*在215 GHz频段的本征尺寸是多少？
• RQ2 基于闭合相位测量，Sgr A*在毫米波段的结构是呈对称还是非对称？
• RQ3 Sgr A*在86 GHz频段的观测尺寸与预期的散射尺寸及本征尺寸相比如何？
• RQ4 Sgr A*在215 GHz频段的源尺寸超出散射极限的程度如何，表明其为物理上非散射的结构？
• RQ5 基于本征尺寸约束，Sgr A*的尺寸估计值相当于多少个史瓦西半径？

主要发现

• 在86 GHz频段，闭合相位与零值一致，表明其为对称或点状结构，尺寸为190 ± 30微角秒。
• 在215 GHz频段，Sgr A*以信噪比6被检测到，证实其在该高频段的存在。
• 215 GHz频段的观测尺寸估计在50至190微角秒之间，超过20微角秒的散射尺寸。
• 因此，Sgr A*的本征尺寸被约束为几个至十来个史瓦西半径量级，基于其尺寸超过散射效应的估计。
• 结果支持银河系中心存在一个紧凑且非散射的辐射区域，与超大质量黑洞的存在一致。
• 数据表明Sgr A*在215 GHz频段并非主要受散射主导，暗示其具有物理上可分辨的紧凑核心结构。