10 kwietnia Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) opublikował pierwszy w historii obraz horyzontu zdarzeń wokół czarnej dziury, czyli obszaru, z wnętrza którego nawet światło nie może uciec ze względu na dużą grawitację czarnej dziury. Ta olbrzymia czarna dziura o masie 6,5 mld mas Słońca znajduje się w galaktyce M87.
Zdjęcie to zostało wykonane przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Spitzera i ukazuje całą galaktykę M87 w podczerwieni. Z kolei zdjęcie pochodzące z EHT opierało się na zakresie radiowym i pokazywało cień czarnej dziury na tle otaczającej ją wysokoenergetycznej materii.
Znajdująca się około 55 mln lat świetlnych od Ziemi M87 była przedmiotem badań astronomicznych od ponad 100 lat i została sfotografowana przez wiele obserwatoriów NASA, w tym Kosmiczny Teleskop Hubble’a, Obserwatoria Rentgenowskie Chandra i NuSTAR. W 1918 r. astronom Heber Curtis po raz pierwszy zauważył „ciekawy prosty promień” rozciągający się od centrum galaktyki. Ten jasny strumień wysokoenergetycznej materii, wytwarzany przez dysk materii szybko wirującej wokół czarnej dziury, jest widoczny w wielu zakresach promieniowania, od fal radiowych po promieniowanie rentgenowskie. Gdy cząsteczki tworzące strumień zderzają się z ośrodkiem międzygwiazdowym (rzadka materia wypełniająca przestrzeń między gwiazdami w M87), tworzą falę uderzeniową, która świeci w podczerwieni i na falach radiowych, ale nie w zakresie widzialnym. Na zdjęciu ze Spitzera fala uderzeniowa jest wyraźniejsza, niż sam dżet.
Jaśniejszy strumień, znajdujący się na prawo od centrum galaktyki, podróżuje niemal dokładnie w kierunku Ziemi. Jego jasność jest wzmocniona ze względu na dużą prędkość w naszym kierunku, ale jeszcze bardziej z powodu tego, co naukowcy nazywają „efektami relatywistycznymi”, które powstają, gdyż materia w dżecie porusza się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Trajektoria dżetu jest tylko nieznacznie przesunięta od naszej linii wzroku w stosunku do galaktyki, dlatego możemy dostrzec jego długość. Fala uderzeniowa zaczyna się w pobliżu punktu, w którym strumień wydaje się zakrzywiać w dół, podkreślając obszary, w których szybko poruszające się cząsteczki zderzają się z gazem w galaktyce i zwalniają.
Dla odmiany drugi dżet oddala się od nas tak szybko, że efekty relatywistyczne czynią go niewidocznym na wszystkich długościach fal. Ale fala uderzeniowa, którą tworzy w ośrodku międzygwiazdowym, pozostaje wciąż widoczna.
Fala uderzeniowa z lewej strony od centrum galaktyki wygląda jak odwrócona litera „C”. Chociaż nie jest widoczna na zdjęciach w świetle widzialnym, można ją dostrzec w zakresie radiowym.
Łącząc obserwacje w podczerwieni, w zakresie radiowym, widzialnym, rentgenowskim i niezwykle energetycznych promieniach gamma, naukowcy mogą badać fizykę tych potężnych dżetów. Naukowcy wciąż starają się zbudować solidne teoretyczne podstawy naszej wiedzy o tym, jak gaz wciągany do czarnej dziury tworzy wypływające dżety.
Więcej:
The Giant Galaxy Around the Giant Black Hole
Źródło: JPL
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na zdjęciu: Zdjęcie galaktyki M87 uzyskane z teleskopu Spitzera, wewnątrz której znajduje się supermasywna czarna dziura wypuszczająca w przestrzeń kosmiczną dwa dżety materii z prędkością zbliżoną do prędkości światła. W okienku przedstawione zbliżenie na fale uderzeniowe wytworzone przez obydwa strumienie. Źródło: NASA/JPL-Caltech/IPAC
