Nowe obserwacje ujawniają potężny strumień wyłaniający się z czarnej dziury w centrum galaktyki M87.
Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał nowe obserwacje fal milimetrowych, aby po raz pierwszy zobrazować związek pomiędzy strukturą pierścieniową ujawniającą materię wpadającą do centralnej czarnej dziury, a potężnym relatywistycznym strumieniem (dżetem) wystrzeliwanym ze znanej radiogalaktyki M87. Otrzymane dane naukowe ukazują pochodzenie samego dżetu i przepływ akrecyjny w pobliżu centralnej supermasywnej czarnej dziury. Nowe obserwacje uzyskano z pomocą sieci Global Millimeter VLBI Array (GMVA), ale zostały one również uzupełnione przez dane z sieci ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) i Greenland Telescope – GLT. Dodanie tych dwóch ostatnich obserwatoriów znacznie zwiększyło możliwości obrazowania sieci GMVA.
Ru-Sen Lu, lider grupy badawczej Maxa Plancka w Obserwatorium Astronomicznym Akademii Chińskiej w Szanghaju, jest zachwycony i zdziwiony: Wcześniej widzieliśmy zarówno supermasywną czarną dziurę, jak i odległy od niej dżet na osobnych zdjęciach, ale teraz, dzięki nowemu obrazowi, mamy panoramiczny widok czarnej dziury wraz z jej dżetem w zupełnie nowym paśmie obserwacyjnym. Materia otaczająca czarną dziurę jest oczywiście pochłaniana w procesie zwanym akrecją, ale nikt nigdy jak dotąd nie zobrazował bezpośrednio tego przepływu. Większy i grubszy pierścień, który teraz widzimy, pokazuje, że materia wpadająca do czarnej dziury znacząco przyczynia się do obserwowanej emisji widocznej na nowym obrazie obserwowanego obiektu, co pozwoli nam lepiej zrozumieć procesy fizyczne zachodzące w pobliżu czarnej dziury.
Udział anten ALMA w obserwacjach GMVA dał przy tym znaczny wzrost czułości pozwalającej na wykrywanie i obrazowanie emisji z M87. To jeszcze bardziej zwiększyło efektywną rozdzielczość kątową i pozwoliło nam po raz pierwszy zobrazować pierścieniową strukturę w samym centrum M87 na długości fali 3,5 mm – dodaje Andrei Lobanov z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka, członek zespołu badawczego. Średnica pierścienia zmierzona przez GMVA to 64 mikrosekundy kątowe. Zgodnie z oczekiwaniami wynikającymi z właściwości emisyjnych relatywistycznej plazmy w tym regionie, zewnętrzna średnica tej pierścieniowej struktury jest około 1,5 razy większa niż ta zmierzona we wcześniejszych obserwacjach Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (1,3 mm). Dzięki znacznie większym możliwościom obrazowania GMVA zyskaliśmy zatem nową perspektywę. Rzeczywiście widzimy potrójny dżet, o którym wiedzieliśmy już z wcześniejszych obserwacji VLBI, ale teraz możemy zobaczyć, jak dżet ten wyłania się z pierścienia emisyjnego wokół centralnej czarnej dziury. Możemy też zmierzyć średnicę pierścienia również na innej długości fali.
Spektakularne zdjęcie dżetu i pierścienia w M87 jest ważnym kamieniem milowym, którego kulminacją są wielokrotne wspólne wysiłki naszych kolegów z Europy, mające na celu dostosowanie sieci odbiorników GMVA i ALMA na potrzeby wspólnych obserwacji, mogących ujawnić najdrobniejsze szczegóły radiogalaktyk i kwazarów – komentuje Eduardo Ros, naukowiec z MPIfR i GMVA, inny członek zespołu badawczego. Dalsze badania radiogalaktyki M87 na wysokiej rozdzielczości dotyczyć mają analiz jej radiowego strumienia i cienia czarnej dziury, a także pomiarów polaryzacji, które ujawniają obecność kosmicznych pól magnetycznych. Kroki obecnie planowane celem dalszej poprawy wydajności i czułości GMVA wymagać będą też modernizacji odbiorników.
Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Więcej informacji:
- How the black hole in M87 launches a jet
- A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet
Źródło: MPIfR
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna pokazująca zbliżenie na przepływ akrecyjny i dżet wyłaniający się z obszaru czarnej dziury w M87. Źródło: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
