Nye observasjoner av den spektakulære M87-galaksen avslører hvordan en kraftig jetstråle dannes rundt et monstrøst sort hull inne i den.
For noen år siden skapte bildet av en oransje glødende smultring en sensasjon. For første gang har forskere tatt et bilde av umiddelbar nærhet av et supermassivt sort hull i midten av galakse M87
Denne galaksen er kjent for en jetstråle som akselererer materie langt ut av galaksen, drevet av det sentrale sorte hullet. Nøyaktig hvordan strålen er forankret nær det sorte hullet og hvordan stoffet strømmer inn i strålen er ennå ikke helt forstått.
Astronomer, med deltagelse av Max Planck Institute for Radio Astronomy, gir nå nye svar. Med et nettverk av radioteleskoper nesten like stort som jorden selv, bruker de eksemplet med M87 for å gjøre saken synlig i det ekstreme sentrum av en galakse for første gang.
Det antas at den enorme lysstyrken og aktiviteten i sentrum av en galakse som M87 skyldes at materie fra området rundt faller ned i det sorte hullet i sentrum av galaksen.
Men noe av saken kanaliseres også ut av denne regionen via et jetfly. Når det gjelder galaksen M87, har det allerede vært separate bilder av den innerste materieskiven rundt det sentrale sorte hullet og strålen.
Det var tidligere uklart hvordan strålen, som fortsatt er kollimert til galaksens kanter, dannes i nærheten av det sorte hullet.
Bildet som nå ble oppnådd etablerer forbindelsen for første gang. "Vi ser hvordan jetflyet kommer ut av ringen rundt det sorte hullet og får ny innsikt i de fysiske prosessene som gir opphav til jetflyet," sier Thomas Krichbaum fra Max Planck Institute for Radio Astronomy.
Et gigantisk teleskop gjør detaljert arbeid
Det internasjonale forskerteamet fikk bildet ved å observere radiolyset ved en bølgelengde på 3,5 millimeter. Dette gir en nesten uoversiktlig utsikt over de radiolyse materiestrømmene som omgir det sentrale sorte hullet, og som gir drivstoff til jetflyet.
Sett fra jorden fremstår dette indre området bare omtrent like stort som et konsertlys på Månen, tilsvarende en vinkeldiameter på 64 mikrobuesekunder. I en avstand fra galaksen på rundt 55 millioner lysår tilsvarer dette noen få ganger diameteren til vårt solsystem.
For å løse disse strukturene, som er små sett fra jorden, bruker forskerne en rekke radioteleskoper. Jo større nettverket er og jo lenger fra hverandre de enkelte teleskopene er, jo mindre strukturer kan avbildes.
Bølgelengden som radiomottakerne er stilt inn på definerer også bildet. Jo kortere bølgelengden er, desto finere er strukturene som kan avbildes.
Den sentrale komponenten i nettverket er Global Millimeter VLBI Array (GMVA), som spenner over Europa og Nord- og Sør-Amerika med mer enn et dusin individuelle teleskoper. For å forbedre bildekvaliteten la teamet også til Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma) og Greenland Telescope.
Bare gjennom det spesielle arrangementet av teleskopene og valget av bølgelengden på 3,5 millimeter var forskerne i stand til å avbilde galaksens sentrale motor og hvordan materie strømmer inn i det sorte hullet og akselereres utover i en jetstråle.
De observerte galaksens kjerne tilbake i april 2018 og tok år å tolke dataene og rekonstruere bildet.
"Det spektakulære bildet av jetflyet og ringen i M87 er en viktig milepæl og kroner år med samarbeid," sier Eduardo Ros, en forsker ved Max Planck Institute for Radio Astronomy.
Bildet av kjernen til M87, som astronomer hadde lykkes med å få noen år tidligere med en annen teleskopkonfigurasjon, Event Horizon Telescope med en bølgelengde på 1,3 millimeter, er preget av en enda sterkere zoomfaktor. Den viser hovedsakelig materie i en forholdsvis smal ring i umiddelbar nærhet av det sorte hullet. Dette smultringlignende bildet markerte selve det sorte hullet for første gang.
Å spore fysikkens grenser
For J. Anton Zensus, direktør ved Max Planck Institute for Radio Astronomy, viser disse suksessene at årene med utvikling og kontinuerlig utvidelse av teknologien til disse globale radioteleskopnettverkene har lønnet seg. Men grensene for denne høyoppløselige observasjonsteknikken er ennå ikke nådd.
Nye, enda mer følsomme radiomottakere til GMVA-teleskopet skulle gjøre det mulig for astronomene å foreta ytterligere detaljerte målinger. I tillegg til lysintensiteten, som er avbildet her, kan også andre egenskaper ved radiolyset trekkes ut.
Polarisasjonen, for eksempel, etterligner strukturen og styrken til det underliggende magnetfeltet som omgir det sorte hullet og former strålen. Materie som er synlig via sin radiostråling i det presenterte bildet, beveger seg langs disse usynlige magnetfeltlinjene.
Disse og andre måleteknikker gjør det mulig å studere de fysiske prosessene i umiddelbar nærhet av et sort hull, milliarder ganger tyngre enn solen, som legemliggjør fysikkens grenser.
M87 galaksen: nøkkelfakta
- M87-galaksen er også kjent som Jomfru A eller Messier 87. Det var det 87. objektet katalogisert av den franske astronomen Charles Messier.
- Den ligger i stjernebildet Jomfruen og er en del av jomfruklyngen av galakser. Den er omtrent 53.5 millioner lysår unna Jorden.
- M87-galaksen er en av de største galaksene i universet i nærheten. Den har en estimert diameter på rundt 120,000 XNUMX lysår, noe som gjør den betydelig større enn Melkeveien vår.
- M87 er kjent for å være vert for et av de mest massive sorte hullene kjent for astronomer. Det sorte hullet i sentrum har en masse på omtrent 6.5 milliarder ganger solens masse og er omgitt av en roterende skive av varm gass og plasma.
- Denne galaksen har også en fremtredende stråle av høyenergipartikler som kommer fra det sentrale sorte hullet. Jetstrålen strekker seg over 5,000 lysår og sender ut stråling over ulike bølgelengder, inkludert radiobølger, synlig lys og røntgenstråler.
- M87 er klassifisert som en elliptisk galakse, noe som betyr at den har en elliptisk eller fotballlignende form. Den mangler de distinkte spiralarmene som sees i spiralgalakser som Melkeveien.
- Det er en av de lyseste galaksene i Jomfruklyngen. Den har en visuell styrke på rundt 9.6, noe som gjør den synlig med kikkerter eller små teleskoper under gunstige forhold.
- Som andre galakser antas M87 å være omgitt av en glorie av mørk materie, et mystisk stoff som ikke sender ut eller samhandler med lys, men som utøver gravitasjonspåvirkning.
- M87 har samhandlet med andre galakser i Jomfruklyngen, noe som har ført til dannelse av tidevannshaler og forvrengninger i dens ytre områder.
- M87 har blitt grundig studert av Hubble-romteleskopet, og gir detaljerte bilder og data om strukturen, jetstrålen og det sorte hullet.
kilde: MPG
