Nuwe waarnemings van die skouspelagtige M87-sterrestelsel onthul hoe 'n kragtige straal vorm rondom 'n monsteragtige swart gat wat daarin vervat is.
'n Paar jaar gelede het die beeld van 'n oranje gloeiende donut 'n sensasie veroorsaak. Vir die eerste keer het navorsers 'n beeld van die onmiddellike omgewing van 'n supermassiewe swart gat in die middel van die sterrestelsel M87
Hierdie sterrestelsel is bekend vir 'n straal wat materie ver uit die sterrestelsel versnel, aangedryf deur die sentrale swart gat. Hoe presies die straal naby die swart gat geanker is en hoe die materie in die straal instroom, is nog nie ten volle verstaan nie.
Sterrekundiges, met die deelname van die Max Planck Instituut vir Radio Sterrekunde, verskaf nou nuwe antwoorde. Met 'n netwerk van radioteleskope amper so groot soos die Aarde self, gebruik hulle die voorbeeld van M87 om die materie vir die eerste keer in die uiterste middel van 'n sterrestelsel sigbaar te maak.
Daar word aanvaar dat die enorme helderheid en aktiwiteit in die middel van 'n sterrestelsel soos M87 te wyte is aan materie uit die omliggende gebied wat in die swart gat in die middel van die sterrestelsel val.
Van die saak word egter ook via 'n straler uit hierdie streek gekanaliseer. In die geval van die sterrestelsel M87 was daar reeds afsonderlike beelde van die binneste skyf van materie rondom die sentrale swart gat en die straal.
Dit was voorheen onduidelik hoe die straal, wat gekollimeer bly tot by die sterrestelsel se rande, in die omgewing van die swart gat vorm.
Die beeld wat nou verkry is, vestig die verband vir die eerste keer. "Ons sien hoe die straal uit die ring om die swart gat te voorskyn kom en nuwe insigte kry in die fisiese prosesse wat aanleiding gee tot die straal," sê Thomas Krichbaum van die Max Planck-instituut vir Radio-astronomie.
’n Reuse-teleskoop doen gedetailleerde werk
Die internasionale navorsingspan het die beeld verkry deur die radiolig op 'n golflengte van 3,5 millimeter waar te neem. Dit laat 'n byna onbedekte uitsig op die radio-helder materiestrome wat die sentrale swart gat omring, en wat die straler aanvuur.
Van die Aarde af gesien, lyk hierdie binneste gebied net omtrent so groot soos 'n konsertkollig op die Maan, wat ooreenstem met 'n hoekdeursnee van 64 mikroboogsekondes. Op 'n afstand van die sterrestelsel van ongeveer 55 miljoen ligjare stem dit ooreen met 'n paar keer die deursnee van ons sonnestelsel.
Ten einde hierdie strukture op te los, wat klein is as dit van die aarde af gesien word, gebruik die navorsers 'n reeks baie radioteleskope. Hoe groter die netwerk en hoe verder die individuele teleskope uitmekaar is, hoe kleiner is die strukture wat afgebeeld kan word.
Die golflengte waarop die radio-ontvangers ingestel is, definieer ook die beeld. Hoe korter die golflengte, hoe fyner is die strukture wat afgebeeld kan word.
Die sentrale komponent van die netwerk is die Global Millimeter VLBI Array (GMVA), wat strek Europa en Noord- en Suid-Amerika met meer as 'n dosyn individuele teleskope. Om die beeldkwaliteit te verbeter, het die span ook die Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma) en die Groenland-teleskoop bygevoeg.
Slegs deur die spesiale rangskikking van die teleskope en die keuse van die golflengte van 3,5 millimeter kon die wetenskaplikes die sterrestelsel se sentrale enjin afbeeld en hoe materie in die swart gat vloei en in 'n straal na buite versnel word.
Hulle het die sterrestelsel se kern in April 2018 waargeneem en het jare geneem om die data te interpreteer en die beeld te rekonstrueer.
"Die skouspelagtige beeld van die straler en ring in M87 is 'n belangrike mylpaal en kroon jare se samewerkingspoging," sê Eduardo Ros, 'n wetenskaplike by die Max Planck-instituut vir Radio-astronomie.
Die beeld van die kern van M87, wat sterrekundiges 'n paar jaar tevore met 'n ander teleskoopkonfigurasie, die Event Horizon Telescope op 'n golflengte van 1,3 millimeter, verkry het, word gekenmerk deur 'n selfs sterker zoomfaktor. Dit toon hoofsaaklik materie in 'n relatief smal ring in die onmiddellike omgewing van die swart gat. Hierdie doughnut-agtige beeld het die swart gat self vir die eerste keer gemerk.
Naspeur die grense van fisika
Vir J. Anton Zensus, Direkteur by die Max Planck Instituut vir Radio Sterrekunde, wys hierdie suksesse dat die jare van ontwikkeling en voortdurende uitbreiding van die tegnologie van hierdie globale radioteleskoopnetwerke vrugte afgewerp het. Maar die grense van hierdie hoë-resolusie waarnemingstegniek is nog nie bereik nie.
Nuwe, selfs meer sensitiewe radio-ontvangers van die GMVA-teleskoop behoort die sterrekundiges in staat te stel om verdere gedetailleerde metings te maak. Benewens die ligintensiteit, wat hier afgebeeld is, kan ander eienskappe van die radiolig ook onttrek word.
Die polarisasie boots byvoorbeeld die struktuur en sterkte van die onderliggende magnetiese veld na wat die swart gat omring en die straal vorm. Materie wat sigbaar is via sy radio-emissie in die voorgestelde beeld, beweeg langs hierdie onsigbare magnetiese veldlyne.
Hierdie en ander meettegnieke maak dit moontlik om die fisiese prosesse in die onmiddellike omgewing van 'n swart gat, miljard keer swaarder as die son, te bestudeer, wat die grense van fisika beliggaam.
M87-sterrestelsel: Sleutelfeite
- Die M87-sterrestelsel staan ook bekend as Virgo A of Messier 87. Dit was die 87ste voorwerp wat deur die Franse sterrekundige Charles Messier gekatalogiseer is.
- Dit is in die Maagd-konstellasie geleë en is deel van die Maagd-sterrestelselgroep. Dit is ongeveer 53.5 miljoen ligjare van die aarde af.
- Die M87-sterrestelsel is een van die grootste sterrestelsels in die nabygeleë heelal. Dit het 'n geskatte deursnee van ongeveer 120,000 XNUMX ligjare, wat dit aansienlik groter maak as ons Melkweg-sterrestelsel.
- M87 is bekend daarvoor dat hy een van die massiefste swart gate wat aan sterrekundiges bekend is, huisves. Die swart gat in sy middel het 'n massa van ongeveer 6.5 miljard keer dié van ons Son en word omring deur 'n roterende skyf van warm gas en plasma.
- Hierdie sterrestelsel het ook 'n prominente straal van hoë-energie deeltjies wat uit sy sentrale swart gat voortspruit. Die straal strek oor 5,000 XNUMX ligjare en straal straling oor verskeie golflengtes uit, insluitend radiogolwe, sigbare lig en X-strale.
- M87 word as 'n elliptiese sterrestelsel geklassifiseer, wat beteken dit het 'n elliptiese of sokkeragtige vorm. Dit het nie die duidelike spiraalarms wat in spiraalsterrestelsels soos die Melkweg gesien word nie.
- Dit is een van die helderste sterrestelsels in die Virgo Cluster. Dit het 'n visuele magnitude van ongeveer 9.6, wat dit onder gunstige toestande met 'n verkyker of klein teleskope sigbaar maak.
- Soos ander sterrestelsels word geglo dat M87 omring word deur 'n stralekrans van donker materie, 'n geheimsinnige stof wat nie lig uitstraal of in wisselwerking daarmee is nie, maar gravitasie-invloed uitoefen.
- M87 het in wisselwerking met ander sterrestelsels in die Maagd-groepering gewerk, wat gelei het tot die vorming van getysterte en vervormings in sy buitenste streke.
- M87 is omvattend bestudeer deur die Hubble-ruimteteleskoop en verskaf gedetailleerde beelde en data oor sy struktuur, straal en swart gat.
Bron: MPG
