Astronomowie zaprezentowali swego rodzaju astrofizykę przyszłości, czyli to, co chcieliby zbadać z udziałem obserwacji wykonanych z pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT) i sieci interferometrycznej Global mm-VLBI Array (GMVA).
Gdy 10 kwietnia tego roku zespół naukowców pracujących z teleskopem EHT doniósł o pierwszej w historii bezpośredniej obserwacji czarnej dziury, leżącej w galaktyce M87, otrzymany obraz stał się natychmiast sławny na całym świecie. Teleskop Horyzontu Zdarzeń – obejmująca całą kulę ziemską sieć czułych teleskopów – jest jednak w stanie na tę chwilę zobrazować w skalach typowych dla rozmiarów horyzontu zdarzeń jedynie dwie supermasywne czarne dziury w kosmosie – tę w M87 oraz czarną dziurę znajdującą się w centrum naszej Galaktyki, Drogi Mlecznej. Ale ten sam globalny teleskop jest jednocześnie dobrze przygotowany do tworzenia szczegółowych obrazów w skalach bliskich horyzontowi zdarzeń, dzięki czemu może nam dokładniej i z bliska pokazać również wiele relatywistycznych dżetów produkowanych w jądrach galaktyk aktywnych (AGN-ów).
Dżety galaktyk aktywnych reprezentują najbardziej trwałe obiekty wysokoenergetyczne obserwowane we Wszechświecie. Składają się one z wysoce skolimowanych wiązek relatywistycznej plazmy, które wystrzeliwują w przestrzeń kosmiczną wprost z namagnesowanych środowisk otaczających supermasywne czarne dziury. W przypadku pewnego podtypu galaktyk aktywnych – tak zwanych blazarów – dżety te są skierowane bezpośrednio w stronę Ziemi, dając Teleskopowi Horyzontu Zdarzeń dość bezprecedensowy widok na same centra AGN-ów, generujące te relatywistyczne wypływy plazmy.
Jeden ze znanych nam blazarów leży w granicach konstelacji Wagi i nosi oznaczenie PKS 1510-089. Wykazuje on wyraźne rozbłyski światła emitowanego w postaci dżetów skierowanych ku ziemskim obserwatorom. Zaobserwowano, że rozbłyski te chwilami gwałtownie eksplodują w całym zakresie widma elektromagnetycznego, od fal radiowych o niskiej częstotliwości po promienie gamma o najwyższych energiach. Pochodzenie tych kosmicznych wyładowań w widmie PKS 1510-089 pozostaje do dziś tajemnicą.
By pomóc w rozwiązaniu tej zagadki, zaproponowano obserwację dżetów PKS 1510-089 z wykorzystaniem teleskopu EHT. Teleskop ten jest w rzeczywistości obejmującym całą Ziemię układem radioteleskopów, które razem działają w ramach tak zwanej interferometrii wielkobazowej VLBI (ang. Very Long Baseline Interferometry). VLBI to dość nowoczesna technika badań astronomicznych, w której radioteleskopy na całej planecie obserwują niebo niemal jednocześnie i w pełnej współpracy – w rezultacie symulując jeden wielki globalny radioteleskop o zdolności rozdzielczej równoważnej teoretycznej zdolności dla pojedynczej gigantycznej anteny radiowej o średnicy całej planety. Technika ta pozwala nam zagłębiać się w najjaśniejsze i najdalsze obiekty w kosmosie, w tym właśnie w dżety supermasywnych czarnych dziur.
Poprzednie obserwacje dżetów PKS 1510-089 wykonane techniką VLBI z udziałem sieci radioteleskopów Very Long Baseline Array (VLBA), zlokalizowanej w Ameryce Północnej oraz Global mm-VLBI Array (GMVA) położonej w Ameryce Północnej i Europie, ujawniły ślady świadczące o istnieniu bogatych struktur magnetycznych w najbardziej wewnętrznym dżecie PKS 1510-089. Mogą być one związane z wybuchową naturą tego blazara.
Ale do sieci GMVA i zarazem EHT dodano niedawno niezwykle cenny instrument obserwujący kosmos na falach radiowych – anteny należące do sieci ALMA. Spolaryzowana emisja radiowa, pochodząca z dżetów szeregu znanych nam blazarów (w tym i PKS 1510-089), będzie mogła być teraz zobrazowana z jeszcze większą, nieznaną dotąd, precyzją. Dotyczy to także obserwacji prowadzonych na najwyższych częstotliwościach radiowych. Ten postęp technologiczny pozwoli najprawdopodobniej na obserwację wewnętrznych obszarów w dżetach PKS 1510-089, znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztwie jego supermasywnej czarnej dziury. Czy zapoczątkuje to powstanie nowej dziedziny astrofizyki, związanej głównie z badaniami formowania się i składu dżetów w skali horyzontu zdarzeń czarnych dziur?
Projekt naukowy dotyczący obserwacji PKS 1510-089 z użyciem EHT i GMVA został przedstawiony na corocznym walnym zgromadzeniu Kanadyjskiego Towarzystwa Astronomicznego CASCA. Obserwacje mają rozpocząć się już w roku 2020.
Czytaj więcej:
- The Event Horizon Telescope's possible next target? Blazars
- Canadian Astronomical Society
- Global mm-VLBI Array (GMVA)
Źródło: Canadian Astronomical Society Press Office
Na zdjęciu: Blazar – jądro galaktyki aktywnej. Źródło: NASA/Goddard Space Flight Center/CI Lab.
