宇宙の消化器系を備えた M87 銀河

壮観な M87 銀河の新たな観測により、内部に含まれる巨大なブラック ホールの周囲で強力なジェットがどのように形成されるかが明らかになりました。

数年前、オレンジ色に光るドーナツの画像がセンセーションを巻き起こしました。 研究者らは初めて、地球の中心にある超大質量ブラックホールのすぐ近くの画像を撮影した。 ギャラクシーM87

この銀河は、中心のブラック ホールによって駆動され、銀河のはるか外で物質を加速するジェットで知られています。 ジェットがどのように正確にブラックホールの近くに停泊しているのか、またどのように物質がジェットに流れ込むのかはまだ完全には理解されていません。

マックス・プランク電波天文学研究所の参加を得て、天文学者たちは現在、新たな答えを出しつつある。 地球そのものとほぼ同じ大きさの電波望遠鏡のネットワークを利用して、彼らは M87 の例を使用して、銀河の最中心部での物質の流れを初めて可視化しています。

M87 のような銀河の中心での巨大な明るさと活動は、周囲の物質が銀河の中心のブラックホールに落ち込むためであると考えられています。

ただし、物質の一部はジェットによってこの領域から排出されます。 銀河 M87 の場合、中心のブラック ホールとジェットの周囲にある物質の最も内側の円盤の個別の画像がすでに存在しています。

銀河の端に平行なままのジェットがブラックホールの近くでどのように形成されるかは、これまで不明であった。

今回取得した画像により初めて接続が確立されます。 マックス・プランク電波天文学研究所のトーマス・クリヒバウム氏は、「私たちはブラックホールの周りのリングからジェットがどのように現れるかを観察し、ジェットを発生させる物理的プロセスについて新たな洞察を得ることができます」と語る。

巨大な望遠鏡が細かい作業を行う

国際研究チームは、波長3,5ミリメートルの電波を観測することで画像を取得した。 これにより、中央のブラック ホールを取り囲み、ジェットに燃料を供給する高輝度物質の流れをほとんど遮られることなく観察することができます。

地球から見ると、この内部領域は月のコンサート スポットライトとほぼ同じ大きさにしか見えず、角直径は 64 マイクロ秒角に相当します。 銀河までの距離は約 55 万光年で、これは太陽系の直径の数倍に相当します。

地球から見ると非常に小さいこれらの構造を解明するために、研究者たちは多数の電波望遠鏡を使用します。 ネットワークが大きくなり、個々の望遠鏡が遠くなるほど、画像化できる構造は小さくなります。

ラジオ受信機が同調している波長もイメージを定義します。 波長が短ければ短いほど、より微細な構造を画像化できます。

ネットワークの中心的なコンポーネントは、グローバル ミリメーター VLBI アレイ (GMVA) です。 ヨーロッパ 北アメリカと南アメリカには十数台の個別の望遠鏡があります。 画像品質を向上させるために、研究チームはアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (Alma) とグリーンランド望遠鏡も追加しました。

科学者たちは、望遠鏡の特別な配置と 3,5 ミリメートルの波長の選択によってのみ、銀河の中心エンジンと、物質がどのようにブラック ホールに流れ込み、ジェットとして外側に加速されるかを画像化することができました。

彼らは2018年XNUMX月に銀河の中心を観測し、データを解釈して画像を再構成するのに何年もかかりました。

マックス・プランク電波天文学研究所の科学者エドゥアルド・ロス氏は、「M87のジェットとリングの壮観な画像は重要なマイルストーンであり、長年にわたる共同研究の成果を示すものである」と語る。

天文学者らは数年前に別の望遠鏡構成であるイベント・ホライズン望遠鏡を使って波長87ミリメートルで取得することに成功していたM1,3の核の画像は、さらに強力なズーム倍率によって特徴づけられている。 これは主に、ブラック ホールのすぐ近くの比較的狭いリング内の物質を示しています。 このドーナツのような画像は、ブラックホールそのものを初めてマークしました。

物理の限界をたどる

マックス・プランク電波天文学研究所所長の J. アントン・ゼンサス氏にとって、これらの成功は、長年にわたる世界的な電波望遠鏡ネットワークの技術開発と継続的な拡張が報われたことを示しています。 しかし、この高解像度観察技術の限界にはまだ達していません。

GMVA 望遠鏡の新しい、さらに感度の高い電波受信機により、天文学者はさらに詳細な測定が可能になるはずです。 ここで画像化された光の強度に加えて、電波光の他の特性も抽出できます。

たとえば、分極は、ブラック ホールを取り囲み、ジェットを形成する根底にある磁場の構造と強さを模倣します。 表示された画像内で電波放射によって見える物質は、これらの目に見えない磁力線に沿って移動します。

これらおよびその他の測定技術により、物理学の限界を体現する、太陽の XNUMX 億倍も重いブラック ホールのすぐ近くの物理プロセスを研究することが可能になります。

M87 銀河: 重要な事実

1. M87 銀河は、おとめ座 A またはメシエ 87 としても知られています。これは、フランスの天文学者シャルル メシエによってカタログ化された 87 番目の天体でした。
2. おとめ座に位置し、おとめ座銀河団の一部です。 地球からは約53.5万光年離れています。
3. M87 銀河は、近くの宇宙で最大の銀河の 120,000 つです。 直径は約XNUMX万光年と推定されており、天の川銀河よりもかなり大きいです。
4. M87 は、天文学者に知られている中で最も巨大なブラック ホールの 6.5 つがあることで有名です。 ブラックホールの中心には太陽の約XNUMX億倍の質量があり、高温のガスとプラズマの回転する円盤に囲まれています。
5. この銀河には、中心のブラック ホールから放出される高エネルギー粒子の顕著なジェットも特徴です。 このジェットは 5,000 光年以上にわたって伸び、電波、可視光線、X 線など、さまざまな波長の放射線を放出します。
6. M87 は楕円銀河として分類されており、楕円形またはサッカーボールのような形をしています。 天の川銀河のような渦巻銀河に見られる特徴的な渦巻き腕がありません。
7. おとめ座銀河団の中で最も明るい銀河の 9.6 つです。 視等級は約XNUMX等級で、条件が良ければ双眼鏡や小型望遠鏡で見ることができます。
8. 他の銀河と同様に、M87 は暗黒物質のハローに囲まれていると考えられています。暗黒物質は、光を放出したり光と相互作用したりしないが、重力の影響を与える神秘的な物質です。
9. M87 はおとめ座銀河団内の他の銀河と相互作用し、その外側領域に潮汐尾と歪みの形成をもたらしました。
10. M87 はハッブル宇宙望遠鏡によって広範囲に研究されており、その構造、ジェット、ブラック ホールに関する詳細な画像とデータが提供されています。

ソース： MPG

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