Pierwsze obserwacje radiogalaktyki Perseusz A za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń.
W ramach współpracy w projekcie Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT), niedawno udało się zlokalizować podstawę ewoluującego strumienia plazmy w bardzo wysokiej rozdzielczości kątowej. Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał teleskop wielkości Ziemi do zbadania struktury magnetycznej w jądrze galaktyki 3C 84 (Perseusz A), jednej z najbliższych aktywnych supermasywnych czarnych dziur w naszym kosmicznym sąsiedztwie. Te nowatorskie wyniki zapewniają wgląd w sposób powstawania strumieni, ujawniając, że w tym kosmicznym przeciąganiu liny pola magnetyczne przeważają nad grawitacją.
Ich odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics.
Silne radioźródło 3C 84 odpowiada NGC 1275, centralnej galaktyce w gromadzie w Perseuszu, znajdującej się w odległości 230 milionów lat świetlnych w pobliżu aktywnego jądra galaktycznego, co pozwoliło na szczegółowe zbadanie centralnego źródła w wysokiej rozdzielczości za pomocą EHT.
Oprócz dostarczania pierwszych obrazów czarnych dziur, EHT doskonale nadaje się do obserwacji astrofizycznych strumieni plazmy i ich interakcji z silnymi polami magnetycznymi – powiedział Georgios Filippos Paraschos, badacz z Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), który kierował projektem. Nasze naukowe odkrycia dostarczają nowych dowodów na to, że uporządkowane pole magnetyczne rozciąga się na cały podgrzany gaz otaczający czarną dziurę. Przełomowe obserwacje wykonane przez EHT pozwalają naukowcom odpowiedzieć na odwieczne pytania dotyczące procesu, w którym czarne dziury akreują materię i wyrzucają potężne strumienie, docierając na odległości wykraczające poza ich galaktyki macierzyste.
W ciągu ostatnich lat Teleskop Horyzontu Zdarzeń ujawnił obrazy pokazujące oscylacje światła wokół czarnej dziury M87*. Ta charakterystyczna właściwość emitowanego światła, znana jako polaryzacja liniowa, dostarcza wskazówek dotyczących fundamentalnego pola magnetycznego. Szczególnie silna polaryzacja liniowa, zauważona w niniejszym badaniu, wskazuje na istnienie silnego, dobrze uporządkowanego pola magnetycznego w pobliżu czarnej dziury 3C 84. Należy zaznaczyć, że tak potężne pola magnetyczne są uznawane za siłę napędową stojącą za emisją takich strumieni plazmy, zawierających materię, która uniknęła pochłonięcia przez czarną dziurę.
Radiogalaktyka 3C 84 jest szczególnie interesująca ze względu na wyzwania związane z wykrywaniem i dokładnym pomiarem polaryzacji światła w pobliżu czarnej dziury – powiedział Jae-Young Kim, profesor nadzwyczajny astrofizyki na Kyungpook National University (Daegu, Korea Południowa), również związany z MPIfR. Wyjątkowa zdolność Teleskopu Horyzontu Zdarzeń do penetracji gęstego, międzygwiezdnego gazu oznacza przełomowy postęp w precyzyjnej obserwacji okolicznych czarnych dziur. Tak precyzyjne obserwacje torują drogę do odkrywania i badania innych supermasywnych czarnych dziur, które pozostawały ukryte i nieuchwytne dla poprzednich technologii obserwacyjnych.
Odkrycia te rzuciły także światło na proces akrecji masy na supermasywną czarną dziurę poprzez adwekcję. Uważa się, że napływająca materia tworzy silnie namagnesowany, tzw. zatrzymany magnetycznie dysk. W tym scenariuszu linie pola magnetycznego w dysku akrecyjnym stają się ciasno zwinięte i skręcone, uniemożliwiając efektywne uwalnianie energii magnetycznej. Ponadto, badania zespołu sugerują, że czarna dziura 3C 84 szybko rotuje, co sprzyja związkom między uruchamianiem strumieni a dużymi spinami czarnych dziur.
Dlaczego czarne dziury są tak dobre w wytwarzaniu potężnych strumieni? To jedno z najbardziej fascynujących pytań w astrofizyce – powiedział dr Maciek Wielgus, naukowiec z MPIfR i współautor pracy. Spodziewamy się, że ogólne efekty relatywistyczne występujące tuż nad horyzontem zdarzeń czarnej dziury mogą być kluczem do odpowiedzi na to pytanie. Obserwacje o tak wysokiej rozdzielczości torują wreszcie drogę do weryfikacji obserwacyjnej.
Te ekscytujące nowe wyniki były możliwe dzięki zastosowaniu techniki interferometrii wielkobazowej (VLBI) w której wiele teleskopów obserwuje ten sam obiekt na niebie, a następnie łączy zebrane sygnały w celu uzyskania obrazu. W ten sposób działają one jak wirtualny teleskop o rozmiarze równym średnicy Ziemi.
Jesteśmy niezwykle podekscytowani, ponieważ wyniki te stanowią znaczący krok w kierunku zrozumienia galaktyk takich jak 3C 84. Wspólnie z naszymi międzynarodowymi partnerami dążymy do poprawy możliwości Teleskopu Horyzontu Zdarzeń, aby umożliwić jeszcze bardziej szczegółowy wgląd w formowanie się dżetów wokół czarnych dziur – podsumował Anton Zensus, dyrektor MPIfR i szef działu badawczego Radioastronomii/VLBI.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Magnetic launching of black hole jets in Perseus A
- Ordered magnetic fields around the 3C 84 central black hole
Źródło: MPIfR
Na ilustracji: Obrazy radiogalaktyki 3C 84 wykonane na różnych długościach fali. Źródło: Georgios Filippos Paraschos (MPIfR)
