Po raz pierwszy astronomowie zaobserwowali na tym samym zdjęciu cieć czarnej dziury w centrum galaktyki Messier 87 (M87) i wyrzucany przez nią potężny dżet. Obserwacje wykonano w 2018 roku teleskopami Global Millimetre VLBI Array (GMVA), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Greenland Telescope (GLT). Dzięki nowemu obrazowi naukowcy mogą lepiej zrozumieć, w jaki sposób czarne dziury mogą wystrzeliwać tak energetyczne dżety.

Większość galaktyk posiada w swoim centrum supermasywną czarną dziurę. Czarne dziury znane są z tego, że pochłaniają materię w swoim bezpośrednim sąsiedztwie, ale mogą również wystrzeliwać potężne strumienie materii, które sięgają poza galaktyki, w których żyją. Zrozumienie, jak czarne dziury tworzą tak ogromne dżety, było od dawna problemem w astronomii. „Wiemy, że dżety są wyrzucane z regionu otaczającego czarne dziury” – mówi Ru-Sen Lu z Shanghai Astronomical Observatory w Chinach – „ale wciąż nie rozumiemy w pełni, jak to się właściwie dzieje. Aby zbadać to bezpośrednio, musimy obserwować pochodzenie dżetu jak najbliżej czarnej dziury.”

Ten obraz po raz pierwszy pokazuje razem dżet i cień czarnej dziury w centrum galaktyki M87. Nowe obserwacje ujawniły również, że pierścień czarnej dziury, pokazany tutaj we wstawce, jest o 50% większy niż pierścień obserwowany na krótszych falach radiowych przez Event Horizon Telescope (EHT). Sugeruje to, że na nowym obrazie widzimy więcej materiału, który spada w kierunku czarnej dziury, niż to, co mogliśmy zobaczyć za pomocą EHT.

Nowy obraz opublikowany dzisiaj po raz pierwszy dokładnie to pokazuje: jak podstawa dżetu łączy się z materią wirującą wokół supermasywnej czarnej dziury. Celem jest galaktyka M87, znajdująca się w odległości 55 milionów lat świetlnych w naszym kosmicznym sąsiedztwie i będąca domem dla czarnej dziury 6,5 miliarda razy masywniejszej od Słońca. Poprzednie obserwacje zdołały osobno zobrazować region w pobliżu czarnej dziury i dżet, ale po raz pierwszy obie cechy zostały zaobserwowane razem.

Nowy obraz pokazuje dżet powstający w pobliżu czarnej dziury, jak również to, co naukowcy nazywają cieniem czarnej dziury. Gdy materia krąży wokół czarnej dziury, nagrzewa się i emituje światło. Czarna dziura wygina się i przechwytuje część tego światła, tworząc pierścieniową strukturę wokół czarnej dziury widzianą z Ziemi. Ciemność w centrum pierścienia to cień czarnej dziury, który został po raz pierwszy zobrazowany przez Event Horizon Telescope (EHT) w 2017 roku. Zarówno ten nowy obraz, jak i ten z EHT łączą dane wykonane za pomocą kilku radioteleskopów na całym świecie, ale opublikowany dziś obraz pokazuje światło radiowe emitowane na dłuższej długości fali niż ten z EHT: 3,5 mm zamiast 1,3 mm. „Przy tej długości fali możemy zobaczyć, jak dżet wyłania się z pierścienia emisji wokół centralnej supermasywnej czarnej dziury” – mówi Thomas Krichbaum z Max Planck Institute for Radio Astronomy.

Rozmiar pierścienia obserwowanego przez sieć GMVA jest w przybliżeniu o 50% większy w porównaniu z obrazem Event Horizon Telescope. „Aby zrozumieć fizyczne pochodzenie większego i grubszego pierścienia, musieliśmy użyć symulacji komputerowych, aby przetestować różne scenariusze” – wyjaśnia Keiichi Asada z Academia Sinica na Tajwanie. Wyniki sugerują, że nowy obraz ujawnia więcej materiału, który spada w kierunku czarnej dziury, niż to, co można było zaobserwować za pomocą EHT.

Autor

Avatar photo
Szymon Ryszkowski

Redaktor Naczelny Portalu Astronomicznego AstroNET (2021-2022), Prezes Klubu Astronomicznego Almukantarat. Autor gry planszowej Solar System Voyager.