Po raz pierwszy astronomowie zaobserwowali na tym samym zdjęciu cień czarnej dziury w centrum galaktyki Messier 87 (M87) i potężny dżet wyrzucany przez nią. Obserwacje wykonano w 2018 roku teleskopami Global Millimetre VLBI Array (GMVA), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w którym ESO jest partnerem, oraz Greenland Telescope (GLT). Dzięki nowemu obrazowi, naukowcy mogą lepiej zrozumieć, w jaki sposób czarne dziury mogą wystrzeliwać tak energetyczne dżety.
Większość galaktyk posiada supermasywne czarne dziury w swoich centrach. O ile czarne dziury znane są z pochłaniania materii ze swojego bezpośredniego otoczenia, mogą także wystrzeliwać potężne dżety materii rozciągające się nawet poza galaktyki, w których rezydują. Zrozumienie, w jaki sposób czarne dziury tworzą tego typu olbrzymie dżety, jest wieloletnim problemem w astronomii.
Nowe, opublikowane dzisiaj zdjęcie po raz pierwszy precyzyjnie pokazuje tę kwestię: w jaki sposób podstawa dżety łączy się z materię wirującą wokół supermasywnej czarnej dziury. Celem jest galaktyka M87, zlokalizowana w odległości 55 milionów lat świetlnych, w naszym kosmicznym sąsiedztwie, która jest domem czarnej dziury 6,5 miliarda razy masywniejszej niż Słońce. Dzięki wcześniejszym obserwacjom udało się zobrazować osobno obszar bliski czarnej dziurze oraz dżet. Tym razem po raz pierwszy obie struktury zostały zaobserwowane razem.
Obraz uzyskano przy pomocy GMVA, ALMA oraz GLT, tworzących sieć radioteleskopów wokół całego globu, pracujących razem jako wirtualny teleskop o rozmiarach Ziemi. Tak wielka sieć potrafi rozróżnić drobne szczegóły w obszarze wokół czarnej dziury w M87.
Nowy obraz pokazuje dżet zaczynający się blisko czarnej dziury, a także coś, co naukowcy nazywają cieniem czarnej dziury. Gdy materia krąży wokół czarnej dziury, rozgrzewa się i emituje światło. Czarna dziura zakrzywia i przechwytuje część tego światła, tworząc wokół siebie strukturę podobną do pierścienia, gdy patrzymy na nią z Ziemi. Ciemność w centrum pierścienia to cień czarnej dziury, który został po raz pierwszy zobrazowany przez Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) w 2017 roku. Oba obrazy, najnowszy i ten z EHT, łączą dane uzyskane wieloma radioteleskopami na całym świecie, ale zdjęcie zaprezentowane dzisiaj pokazuje fale radiowe emitowane na większych długościach fali niż w przypadku EHT (3,5 mm zamiast 1,3 mm).
Rozmiar pierścienia obserwowanego przez sieć GMVA jest o prawie 50% większy w porównaniu do obrazu z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń. „Aby zrozumieć fizyczne źródło większego i grubszego pierścienia, musimy wykorzystać symulacje komputerowe, aby przetestować różne scenariusze” wyjaśnia Keiichi Asada z Academia Sinica na Tajwanie. Wyniki sugerują, że nowy obraz ujawnia więcej materii, która spada w stronę czarnej dziury, niż mogło być zaobserwowane przez EHT.
Nowe obserwacje czarnej dziury w M87 zostały przeprowadzone w 2018 roku przy pomocy sieci GMVA, zawierającej 14 radioteleskopów w Europie i Ameryce Północnej. Dodatkowo do GMVA podłączono wtedy dwa inne obserwatoria: Greenland Telescope oraz ALMA, w którym ESO jest partnerem. Sieć ALMA zawiera 66 anten na chilijskiej pustyni Atakama i odegrała kluczową rolę w opisywanych obserwacjach. Dane zbierane wszystkimi teleskopami na całym świecie są łączone przy pomocy techniki zwanej interferometrią, która synchronizuje sygnały odbierane przez poszczególne urządzenia. Ale żeby prawidłowo uzyskać rzeczywisty kształt obiektu astronomicznego, ważne jest, aby teleskopy były rozsiane po całej Ziemi.
Teleskopy GMVA są położone głównie na linii wschód-zachód, więc dodanie ALMA z półkuli południowej, było kluczowe dla uchwycenia obrazu dżetu i cienia czarnej dziury w M87.
Przyszłe obserwacje przy pomocy tej sieci teleskopów będą kontynuowane, aby ujawnić więcej, jak supermasywna czarna dziura wystrzeliwuje potężne dżety.
info: ESO
______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę
