Characterizing and Mitigating Intraday Variability: Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm-VLBI - INSU - Institut national des sciences de l'Univers Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue The Astrophysical journal letters Année : 2022

Characterizing and Mitigating Intraday Variability: Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm-VLBI

Avery E. Broderick , Roman Gold , Boris Georgiev , Dominic W. Pesce , Paul Tiede , Chunchong Ni , Kotaro Moriyama , Kazunori Akiyama , Antxon Alberdi , Walter Alef , Juan Carlos Algaba , Richard Anantua , Keiichi Asada , Rebecca Azulay , Uwe Bach , Anne-Kathrin Baczko , David Ball , Mislav Baloković , John Barrett , Michi Bauböck , Bradford A. Benson , Dan Bintley , Lindy Blackburn , Raymond Blundell , Katherine L. Bouman , Geoffrey C. Bower , Hope Boyce , Michael Bremer , Christiaan D. Brinkerink , Roger Brissenden , Silke Britzen , Dominique Broguiere , Thomas Bronzwaer , Sandra Bustamante , Do-Young Byun , John E. Carlstrom , Chiara Ceccobello , Andrew Chael , Chi-Kwan Chan , Koushik Chatterjee , Shami Chatterjee , Ming-Tang Chen , Yongjun Chen , Xiaopeng Cheng , Ilje Cho , Pierre Christian , Nicholas S. Conroy , John E. Conway , James M. Cordes , Thomas M. Crawford , Geoffrey B. Crew , Alejandro Cruz-Osorio , Yuzhu Cui , Jordy Davelaar , Mariafelicia de Laurentis , Roger Deane , Jessica Dempsey , Gregory Desvignes (1) , Jason Dexter , Vedant Dhruv , Sheperd S. Doeleman , Sean Dougal , Sergio A. Dzib , Ralph P. Eatough , Razieh Emami , Heino Falcke , Joseph Farah , Vincent L. Fish , Ed Fomalont , H. Alyson Ford , Raquel Fraga-Encinas , William T. Freeman , Per Friberg , Christian M. Fromm , Antonio Fuentes , Peter Galison , Charles F. Gammie , Roberto García , Olivier Gentaz , Ciriaco Goddi , Arturo I. Gómez-Ruiz , José L. Gómez , Minfeng Gu , Mark Gurwell , Kazuhiro Hada , Daryl Haggard , Kari Haworth , Michael H. Hecht , Ronald Hesper , Dirk Heumann , Luis C. Ho , Paul Ho , Mareki Honma , Chih-Wei L. Huang , Lei Huang , David H. Hughes , Shiro Ikeda , C. M. Violette Impellizzeri , Makoto Inoue , Sara Issaoun , David J. James , Buell T. Jannuzi , Michael Janssen , Britton Jeter , Wu Jiang , Alejandra Jiménez-Rosales , Michael D. Johnson , Svetlana Jorstad , Abhishek V. Joshi , Taehyun Jung , Mansour Karami , Ramesh Karuppusamy , Tomohisa Kawashima , Garrett K. Keating , Mark Kettenis , Dong-Jin Kim , Jae-Young Kim , Jongsoo Kim , Junhan Kim , Motoki Kino , Jun Yi Koay , Prashant Kocherlakota , Yutaro Kofuji , Patrick M. Koch , Shoko Koyama , Carsten Kramer , Michael Kramer , Thomas P. Krichbaum , Cheng-Yu Kuo , Noemi La Bella , Tod R. Lauer , Daeyoung Lee , Sang-Sung Lee , Po Kin Leung , Aviad Levis , Zhiyuan Li , Rocco Lico , Greg Lindahl , Michael Lindqvist , Mikhail Lisakov , Jun Liu , Kuo Liu , Elisabetta Liuzzo , Wen-Ping Lo , Andrei P. Lobanov , Laurent Loinard , Colin J. Lonsdale , Ru-Sen Lu , Jirong Mao , Nicola Marchili , Sera Markoff , Daniel P. Marrone , Alan P. Marscher , Iván Martí-Vidal , Satoki Matsushita , Lynn D. Matthews , Karl M. Menten , Daniel Michalik , Izumi Mizuno , Yosuke Mizuno , James M. Moran , Monika Moscibrodzka , Cornelia Müller , Alejandro Mus , Gibwa Musoke , Ioannis Myserlis , Andrew Nadolski , Hiroshi Nagai , Neil M. Nagar , Masanori Nakamura , Ramesh Narayan , Gopal Narayanan , Iniyan Natarajan , Antonios Nathanail , Santiago Navarro Fuentes , Joey Neilsen , Roberto Neri , Aristeidis Noutsos , Michael A. Nowak , Junghwan Oh , Hiroki Okino , Héctor Olivares , Gisela N. Ortiz-León , Tomoaki Oyama , Daniel C. M. Palumbo , Georgios Filippos Paraschos , Jongho Park , Harriet Parsons , Nimesh Patel , Ue-Li Pen , Vincent Piétu , Richard Plambeck , Aleksandar Popstefanija , Oliver Porth , Felix M. Pötzl , Ben Prather , Jorge A. Preciado-López , Hung-Yi Pu , Venkatessh Ramakrishnan , Ramprasad Rao , Mark G. Rawlings , Alexander W. Raymond , Luciano Rezzolla , Angelo Ricarte , Bart Ripperda , Freek Roelofs , Alan Rogers , Eduardo Ros , Cristina Romero-Cañizales , Arash Roshanineshat , Helge Rottmann , Alan L. Roy , Ignacio Ruiz , Chet Ruszczyk , Kazi L. J. Rygl , Salvador Sánchez , David Sánchez-Argüelles , Miguel Sánchez-Portal , Mahito Sasada , Kaushik Satapathy , Tuomas Savolainen , F. Peter Schloerb , Jonathan Schonfeld , Karl-Friedrich Schuster , Lijing Shao , Zhiqiang Shen , Des Small , Bong Won Sohn , Jason Soohoo , Kamal Souccar , He Sun , Fumie Tazaki , Alexandra J. Tetarenko , Remo P. J. Tilanus , Michael Titus , Pablo Torne , Efthalia Traianou , Tyler Trent , Sascha Trippe , Matthew Turk , Ilse van Bemmel , Huib Jan van Langevelde , Daniel R. van Rossum , Jesse Vos , Jan Wagner , Derek Ward-Thompson , John Wardle , Jonathan Weintroub , Norbert Wex , Robert Wharton , Maciek Wielgus , Kaj Wiik , Gunther Witzel , Michael F. Wondrak , George N. Wong , Qingwen Wu , Paul Yamaguchi , Doosoo Yoon , André Young , Ken Young , Ziri Younsi , Feng Yuan , Ye-Fei Yuan , J. Anton Zensus , Guang-Yao Zhao , Shuo Zhang , Shan-Shan Zhao
Avery E. Broderick
  • Fonction : Auteur
Roman Gold
  • Fonction : Auteur
Boris Georgiev
  • Fonction : Auteur
Dominic W. Pesce
  • Fonction : Auteur
Paul Tiede
  • Fonction : Auteur
Chunchong Ni
  • Fonction : Auteur
Kotaro Moriyama
  • Fonction : Auteur
Kazunori Akiyama
  • Fonction : Auteur
Antxon Alberdi
  • Fonction : Auteur
Walter Alef
  • Fonction : Auteur
Juan Carlos Algaba
  • Fonction : Auteur
Richard Anantua
  • Fonction : Auteur
Keiichi Asada
  • Fonction : Auteur
Rebecca Azulay
  • Fonction : Auteur
Uwe Bach
  • Fonction : Auteur
Anne-Kathrin Baczko
  • Fonction : Auteur
David Ball
  • Fonction : Auteur
Mislav Baloković
  • Fonction : Auteur
John Barrett
  • Fonction : Auteur
Michi Bauböck
  • Fonction : Auteur
Bradford A. Benson
  • Fonction : Auteur
Dan Bintley
  • Fonction : Auteur
Lindy Blackburn
  • Fonction : Auteur
Raymond Blundell
  • Fonction : Auteur
Katherine L. Bouman
  • Fonction : Auteur
Geoffrey C. Bower
  • Fonction : Auteur
Hope Boyce
  • Fonction : Auteur
Michael Bremer
  • Fonction : Auteur
Christiaan D. Brinkerink
  • Fonction : Auteur
Roger Brissenden
  • Fonction : Auteur
Silke Britzen
  • Fonction : Auteur
Dominique Broguiere
  • Fonction : Auteur
Thomas Bronzwaer
  • Fonction : Auteur
Sandra Bustamante
  • Fonction : Auteur
Do-Young Byun
  • Fonction : Auteur
John E. Carlstrom
  • Fonction : Auteur
Chiara Ceccobello
  • Fonction : Auteur
Andrew Chael
  • Fonction : Auteur
Chi-Kwan Chan
  • Fonction : Auteur
Koushik Chatterjee
  • Fonction : Auteur
Shami Chatterjee
  • Fonction : Auteur
Ming-Tang Chen
  • Fonction : Auteur
Yongjun Chen
  • Fonction : Auteur
Xiaopeng Cheng
  • Fonction : Auteur
Ilje Cho
  • Fonction : Auteur
Pierre Christian
  • Fonction : Auteur
Nicholas S. Conroy
  • Fonction : Auteur
John E. Conway
  • Fonction : Auteur
James M. Cordes
  • Fonction : Auteur
Thomas M. Crawford
  • Fonction : Auteur
Geoffrey B. Crew
  • Fonction : Auteur
Alejandro Cruz-Osorio
  • Fonction : Auteur
Yuzhu Cui
  • Fonction : Auteur
Jordy Davelaar
  • Fonction : Auteur
Mariafelicia de Laurentis
  • Fonction : Auteur
Roger Deane
  • Fonction : Auteur
Jessica Dempsey
  • Fonction : Auteur
Jason Dexter
  • Fonction : Auteur
Vedant Dhruv
  • Fonction : Auteur
Sheperd S. Doeleman
  • Fonction : Auteur
Sean Dougal
  • Fonction : Auteur
Sergio A. Dzib
  • Fonction : Auteur
Ralph P. Eatough
  • Fonction : Auteur
Razieh Emami
  • Fonction : Auteur
Heino Falcke
  • Fonction : Auteur
Joseph Farah
Vincent L. Fish
  • Fonction : Auteur
Ed Fomalont
  • Fonction : Auteur
H. Alyson Ford
  • Fonction : Auteur
Raquel Fraga-Encinas
  • Fonction : Auteur
William T. Freeman
  • Fonction : Auteur
Per Friberg
  • Fonction : Auteur
Christian M. Fromm
  • Fonction : Auteur
Antonio Fuentes
  • Fonction : Auteur
Peter Galison
  • Fonction : Auteur
Charles F. Gammie
  • Fonction : Auteur
Roberto García
  • Fonction : Auteur
Olivier Gentaz
  • Fonction : Auteur
Ciriaco Goddi
  • Fonction : Auteur
Arturo I. Gómez-Ruiz
  • Fonction : Auteur
José L. Gómez
  • Fonction : Auteur
Minfeng Gu
  • Fonction : Auteur
Mark Gurwell
  • Fonction : Auteur
Kazuhiro Hada
  • Fonction : Auteur
Daryl Haggard
  • Fonction : Auteur
Kari Haworth
  • Fonction : Auteur
Michael H. Hecht
  • Fonction : Auteur
Ronald Hesper
  • Fonction : Auteur
Dirk Heumann
  • Fonction : Auteur
Luis C. Ho
  • Fonction : Auteur
Paul Ho
  • Fonction : Auteur
Mareki Honma
  • Fonction : Auteur
Chih-Wei L. Huang
  • Fonction : Auteur
Lei Huang
  • Fonction : Auteur
David H. Hughes
  • Fonction : Auteur
Shiro Ikeda
  • Fonction : Auteur
C. M. Violette Impellizzeri
  • Fonction : Auteur
Makoto Inoue
  • Fonction : Auteur
Sara Issaoun
  • Fonction : Auteur
David J. James
  • Fonction : Auteur
Buell T. Jannuzi
  • Fonction : Auteur
Michael Janssen
  • Fonction : Auteur
Britton Jeter
  • Fonction : Auteur
Wu Jiang
  • Fonction : Auteur
Alejandra Jiménez-Rosales
  • Fonction : Auteur
Michael D. Johnson
  • Fonction : Auteur
Svetlana Jorstad
  • Fonction : Auteur
Abhishek V. Joshi
  • Fonction : Auteur
Taehyun Jung
  • Fonction : Auteur
Mansour Karami
  • Fonction : Auteur
Ramesh Karuppusamy
  • Fonction : Auteur
Tomohisa Kawashima
  • Fonction : Auteur
Garrett K. Keating
  • Fonction : Auteur
Mark Kettenis
  • Fonction : Auteur
Dong-Jin Kim
  • Fonction : Auteur
Jae-Young Kim
  • Fonction : Auteur
Jongsoo Kim
  • Fonction : Auteur
Junhan Kim
  • Fonction : Auteur
Motoki Kino
  • Fonction : Auteur
Jun Yi Koay
  • Fonction : Auteur
Prashant Kocherlakota
  • Fonction : Auteur
Yutaro Kofuji
  • Fonction : Auteur
Patrick M. Koch
  • Fonction : Auteur
Shoko Koyama
  • Fonction : Auteur
Carsten Kramer
  • Fonction : Auteur
Michael Kramer
  • Fonction : Auteur
Thomas P. Krichbaum
  • Fonction : Auteur
Cheng-Yu Kuo
  • Fonction : Auteur
Noemi La Bella
  • Fonction : Auteur
Tod R. Lauer
  • Fonction : Auteur
Daeyoung Lee
  • Fonction : Auteur
Sang-Sung Lee
  • Fonction : Auteur
Po Kin Leung
  • Fonction : Auteur
Aviad Levis
  • Fonction : Auteur
Zhiyuan Li
  • Fonction : Auteur
Rocco Lico
  • Fonction : Auteur
Greg Lindahl
  • Fonction : Auteur
Michael Lindqvist
  • Fonction : Auteur
Mikhail Lisakov
  • Fonction : Auteur
Jun Liu
  • Fonction : Auteur
Kuo Liu
  • Fonction : Auteur
Elisabetta Liuzzo
  • Fonction : Auteur
Wen-Ping Lo
  • Fonction : Auteur
Andrei P. Lobanov
  • Fonction : Auteur
Laurent Loinard
  • Fonction : Auteur
Colin J. Lonsdale
  • Fonction : Auteur
Ru-Sen Lu
  • Fonction : Auteur
Jirong Mao
  • Fonction : Auteur
Nicola Marchili
  • Fonction : Auteur
Sera Markoff
  • Fonction : Auteur
Daniel P. Marrone
  • Fonction : Auteur
Alan P. Marscher
  • Fonction : Auteur
Iván Martí-Vidal
  • Fonction : Auteur
Satoki Matsushita
  • Fonction : Auteur
Lynn D. Matthews
  • Fonction : Auteur
Karl M. Menten
  • Fonction : Auteur
Daniel Michalik
  • Fonction : Auteur
Izumi Mizuno
  • Fonction : Auteur
Yosuke Mizuno
  • Fonction : Auteur
James M. Moran
  • Fonction : Auteur
Monika Moscibrodzka
  • Fonction : Auteur
Cornelia Müller
  • Fonction : Auteur
Alejandro Mus
  • Fonction : Auteur
Gibwa Musoke
  • Fonction : Auteur
Ioannis Myserlis
  • Fonction : Auteur
Andrew Nadolski
  • Fonction : Auteur
Hiroshi Nagai
  • Fonction : Auteur
Neil M. Nagar
  • Fonction : Auteur
Masanori Nakamura
  • Fonction : Auteur
Ramesh Narayan
  • Fonction : Auteur
Gopal Narayanan
  • Fonction : Auteur
Iniyan Natarajan
  • Fonction : Auteur
Antonios Nathanail
  • Fonction : Auteur
Santiago Navarro Fuentes
  • Fonction : Auteur
Joey Neilsen
  • Fonction : Auteur
Roberto Neri
  • Fonction : Auteur
Aristeidis Noutsos
  • Fonction : Auteur
Michael A. Nowak
  • Fonction : Auteur
Junghwan Oh
  • Fonction : Auteur
Hiroki Okino
  • Fonction : Auteur
Héctor Olivares
  • Fonction : Auteur
Gisela N. Ortiz-León
  • Fonction : Auteur
Tomoaki Oyama
  • Fonction : Auteur
Daniel C. M. Palumbo
  • Fonction : Auteur
Georgios Filippos Paraschos
  • Fonction : Auteur
Jongho Park
  • Fonction : Auteur
Harriet Parsons
  • Fonction : Auteur
Nimesh Patel
  • Fonction : Auteur
Ue-Li Pen
  • Fonction : Auteur
Vincent Piétu
  • Fonction : Auteur
Richard Plambeck
  • Fonction : Auteur
Aleksandar Popstefanija
  • Fonction : Auteur
Oliver Porth
  • Fonction : Auteur
Felix M. Pötzl
  • Fonction : Auteur
Ben Prather
  • Fonction : Auteur
Jorge A. Preciado-López
  • Fonction : Auteur
Hung-Yi Pu
  • Fonction : Auteur
Venkatessh Ramakrishnan
  • Fonction : Auteur
Ramprasad Rao
  • Fonction : Auteur
Mark G. Rawlings
  • Fonction : Auteur
Alexander W. Raymond
  • Fonction : Auteur
Luciano Rezzolla
  • Fonction : Auteur
Angelo Ricarte
  • Fonction : Auteur
Bart Ripperda
  • Fonction : Auteur
Freek Roelofs
  • Fonction : Auteur
Alan Rogers
  • Fonction : Auteur
Eduardo Ros
  • Fonction : Auteur
Cristina Romero-Cañizales
  • Fonction : Auteur
Arash Roshanineshat
  • Fonction : Auteur
Helge Rottmann
  • Fonction : Auteur
Alan L. Roy
  • Fonction : Auteur
Ignacio Ruiz
  • Fonction : Auteur
Chet Ruszczyk
  • Fonction : Auteur
Kazi L. J. Rygl
  • Fonction : Auteur
Salvador Sánchez
  • Fonction : Auteur
David Sánchez-Argüelles
  • Fonction : Auteur
Miguel Sánchez-Portal
  • Fonction : Auteur
Mahito Sasada
  • Fonction : Auteur
Kaushik Satapathy
  • Fonction : Auteur
Tuomas Savolainen
  • Fonction : Auteur
F. Peter Schloerb
  • Fonction : Auteur
Jonathan Schonfeld
  • Fonction : Auteur
Karl-Friedrich Schuster
  • Fonction : Auteur
Lijing Shao
  • Fonction : Auteur
Zhiqiang Shen
  • Fonction : Auteur
Des Small
  • Fonction : Auteur
Bong Won Sohn
  • Fonction : Auteur
Jason Soohoo
  • Fonction : Auteur
Kamal Souccar
  • Fonction : Auteur
He Sun
  • Fonction : Auteur
Fumie Tazaki
  • Fonction : Auteur
Alexandra J. Tetarenko
  • Fonction : Auteur
Remo P. J. Tilanus
  • Fonction : Auteur
Michael Titus
  • Fonction : Auteur
Pablo Torne
  • Fonction : Auteur
Efthalia Traianou
  • Fonction : Auteur
Tyler Trent
  • Fonction : Auteur
Sascha Trippe
  • Fonction : Auteur
Matthew Turk
  • Fonction : Auteur
Ilse van Bemmel
  • Fonction : Auteur
Huib Jan van Langevelde
  • Fonction : Auteur
Daniel R. van Rossum
  • Fonction : Auteur
Jesse Vos
  • Fonction : Auteur
Jan Wagner
  • Fonction : Auteur
Derek Ward-Thompson
  • Fonction : Auteur
John Wardle
  • Fonction : Auteur
Jonathan Weintroub
  • Fonction : Auteur
Norbert Wex
  • Fonction : Auteur
Robert Wharton
  • Fonction : Auteur
Maciek Wielgus
  • Fonction : Auteur
Kaj Wiik
  • Fonction : Auteur
Gunther Witzel
  • Fonction : Auteur
Michael F. Wondrak
  • Fonction : Auteur
George N. Wong
  • Fonction : Auteur
Qingwen Wu
  • Fonction : Auteur
Paul Yamaguchi
  • Fonction : Auteur
Doosoo Yoon
  • Fonction : Auteur
André Young
  • Fonction : Auteur
Ken Young
  • Fonction : Auteur
Ziri Younsi
  • Fonction : Auteur
Feng Yuan
  • Fonction : Auteur
Ye-Fei Yuan
  • Fonction : Auteur
J. Anton Zensus
  • Fonction : Auteur
Guang-Yao Zhao
  • Fonction : Auteur
Shuo Zhang
  • Fonction : Auteur
Shan-Shan Zhao
  • Fonction : Auteur

Résumé

The extraordinary physical resolution afforded by the Event Horizon Telescope has opened a window onto the astrophysical phenomena unfolding on horizon scales in two known black holes, M87* and Sgr A*. However, with this leap in resolution has come a new set of practical complications. Sgr A* exhibits intraday variability that violates the assumptions underlying Earth aperture synthesis, limiting traditional image reconstruction methods to short timescales and data sets with very sparse (u, v) coverage. We present a new set of tools to detect and mitigate this variability. We develop a data-driven, model-agnostic procedure to detect and characterize the spatial structure of intraday variability. This method is calibrated against a large set of mock data sets, producing an empirical estimator of the spatial power spectrum of the brightness fluctuations. We present a novel Bayesian noise modeling algorithm that simultaneously reconstructs an average image and statistical measure of the fluctuations about it using a parameterized form for the excess variance in the complex visibilities not otherwise explained by the statistical errors. These methods are validated using a variety of simulated data, including general relativistic magnetohydrodynamic simulations appropriate for Sgr A* and M87*. We find that the reconstructed source structure and variability are robust to changes in the underlying image model. We apply these methods to the 2017 EHT observations of M87*, finding evidence for variability across the EHT observing campaign. The variability mitigation strategies presented are widely applicable to very long baseline interferometry observations of variable sources generally, for which they provide a data-informed averaging procedure and natural characterization of inter-epoch image consistency.
Fichier principal
Vignette du fichier
Broderick_2022_ApJL_930_L21.pdf (5.29 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte

Dates et versions

insu-03713306 , version 1 (04-07-2022)

Licence

Paternité

Identifiants

Citer

Avery E. Broderick, Roman Gold, Boris Georgiev, Dominic W. Pesce, Paul Tiede, et al.. Characterizing and Mitigating Intraday Variability: Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm-VLBI. The Astrophysical journal letters, 2022, 930, ⟨10.3847/2041-8213/ac6584⟩. ⟨insu-03713306⟩
25 Consultations
14 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More