Wykorzystując radioteleskop Very Large Array (VLA) astronomowie pokazali, że materia w dżecie wyrzuconym z jądra ogromnej galaktyki M87 porusza się wzdłuż spiralnie skręconego jak w korkociągu pola magnetycznego aż do około 3300 lat świetlnych od supermasywnej czarnej dziury rezydującej w centrum galaktyki. Jest to najdalej zaobserwowane do tej pory pole magnetyczne w dżecie.
Na wysokiej jakości obrazach galaktyki Messier 87 (M87) uzyskanych za pomocą VLA w kilku różnych radiowych długościach fali zaobserwowaliśmy po raz pierwszy trójwymiarową strukturę pola magnetycznego w tym dżecie – powiedział główny autor publikacji Alice Pasetto (the National Autonomous University of Mexico) – materia w tym dżecie ujawnia strukturę podwójnej helisy podobnej do DNA.
M87 jest ogromną galaktyką eliptyczną odległą o około 55 milionów lat świetlnych od Ziemi. W centrum M87 rezyduje supermasywna czarna dziura o masie około 6,5 miliarda mas Słońca (dla porównania w centrum naszej Drogi Mlecznej znajduje się czarna dziura o masie około tysiąc razy mniejszej). Jest to pierwsza czarna dziura, której obraz uzyskano w 2019 roku za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń EHT (skrót w j.ang. Event Horizon Telescope) o średnicy wirtualnej czaszy radiowej takiej jak Ziemia. Na wcześniejszych obrazach z bieżącego roku uzyskanych za pomocą EHT zostało namierzone pole magnetyczne w sąsiedztwie horyzontu zdarzeń tej czarnej dziury.
Pasetto ze współpracownikami wykorzystał sieć radioteleskopów VLA, aby ujawnić strukturę pola magnetycznego poprzez śledzenie polaryzacji lub pozycji fal radiowych emitowanych stamtąd, i mierząc siłę pola magnetycznego w różnych obszarach dżetu. Ich obserwacje zostały wykonane z wykorzystaniem największej możliwej apertury VLA, która zapewnia najwyższą rozdzielczość - dostarczając bardzo szczegółowe obrazy tego galaktycznego dżetu.
Helikalne pola magnetyczne są oczekiwane w pobliżu czarnej dziury i uważa się, że odgrywają bardzo ważną rolę w ukierunkowaniu materii do wąskiego dżetu, ale do tej pory nie spodziewaliśmy się znaleźć tak silnego pola helikalnego skierowanego na zewnątrz – powiedział współautor publikacji Jose M. Marti (University of Valencia).
Oczekuje się, że pola magnetyczne słabną ze wzrostem odległości od czarnej dziury. Naukowcy sugerują jednak, że niestabilności przepływu materii w dżecie mogą zwiększyć uporządkowanie pola magnetycznego w odległościach obserwowanych na nowych obrazach VLA. Niestabilności generują obszary o zwiększonym ciśnieniu, które również ściskają linie pola magnetycznego.
Astronomowie uważają, że to właśnie oddziaływanie pomiędzy niestabilnościami przepływu i polem magnetycznym generuje strukturę podwójnej helisy, która jest widoczna na obrazach VLA. Jeżeli to się dzieje w dżecie w galaktyce M87, to jest również prawdopodobne, że podobne galaktyczne dżety powinny występować w całym Wszechświecie.
M87 jest względnie niedaleko od nas i jej dżet jest bardzo potężny, co sprawia, że jest znakomitym obiektem do badań. Wskazówki, które nam daje mogą pomóc w zrozumieniu tego bardzo ważnego i wszechobecnego zjawiska we Wszechświecie – powiedział Jose L. Gomez (IAA-CSIC, Granada).
Obraz radiowego dżetu w galaktyce M87 uzyskany za pomocą sieci radioteleskopów VLA z wykorzystaniem polaryzacji, aby śledzić linie pola magnetycznego w dżecie. Te linie mają strukturę podwójnej helisy. Dodatkowa analiza pokazuje, że kierunek pól magnetycznych jest różny w przeciwnych brzegach dżetu – co potwierdza konkluzję, że pole magnetyczne jest helikalne, czyli podobne do korkociągu . Źródło: Pasetto et al., Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Obraz radiowego dżetu radiowego w galaktyce M87 uzyskany za pomocą VLA we wszystkich dostępnych częstotliwościach (od 4 do 18 GHz).
U góry (a) – widać całą morfologię dżetu w rozdzielczości 0,2": jądro, silnie skolimowaną, stożkową część dżetu, która kończy się na kilku jasnych węzłach i dużych, rozciągniętych płatach.
U dołu (b) – widać szczegółową strukturę stożkowej części dżetu w wyższej rozdzielczości (0,09”). Na obrazie widać wyraźnie strukturę podwójnej helisy w stożkowej części dżetu.
Źródło: Pasetto et al., doi: 10.3847/2041-8213/ac3a88
Analiza właściwości polaryzacji fal radiowych w stożkowej części dżetu galaktyki M87 ujawnia istnienie helikalnego pola magnetycznego. Źródło: Pasetto et al., doi: 10.3847/2041-8213/ac3a88
Więcej informacji:
- Publikacja naukowa: Alice Pasetto et al, Reading M87's DNA: A Double Helix Revealing a Large-scale Helical Magnetic Field, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/ac3a88 VLA reveals double-helix structure in massive galaxy's jet
Źródło: NRAO
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Na ilustracji: obraz dżetu radiowego w galaktyce M87 wykonanego przez sieć radioteleskopów VLA na wielu częstotliwościach. Dżet ma długość około 8000 lat świetlnych. W wewnętrznej części dżetu widać skręconą spiralnie strukturę helisy, czyli linię śrubową podobną do korkociągu. Źródłem dżetu jest supermasywna czarna dziura znajdująca się w centrum M87 (jasna plama po lewej stronie). Źródło: Pasetto et al., Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF.
