W ramach współpracy w ramach Teleskopu Horyzontu Zdarzeń międzynarodowemu zespołowi astronomów udało się niedawno zlokalizować podstawę ewoluującego dżetu plazmy w ultrawysokiej rozdzielczości kątowej.
Zespół naukowców wykorzystał teleskop wielkości Ziemi (EHT) do zbadania struktury magnetycznej w jądrze galaktyki radiowej 3C 84 (Perseusz A), jednej z najbliższych aktywnych supermasywnych czarnych dziur w naszym kosmicznym sąsiedztwie.
Uzyskane w ramach badań wyniki dostarczają nowego wglądu w sposób wystrzeliwania wysokoenergetycznych dżetów, ujawniając, że w tej kosmicznej próbie sił linie pola magnetyczne pokonują grawitację. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Silne źródło radiowe 3C 84, czyli Perseusz A, odpowiada NGC 1275, centralnej galaktyce w gromadzie Perseusza, znajdującej się w odległości 230 milionów lat świetlnych. Znajduje się w niej stosunkowo bliskie nam aktywne jądro galaktyczne. Dzięki tej „niewielkiej odległości” mamy okazję prowadzić szczegółowe badania centralnego źródła w wysokiej rozdzielczości za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT).
„Oprócz dostarczenia pierwszych zdjęć czarnych dziur, EHT doskonale nadaje się do obserwacji astrofizycznych dżetów plazmy i ich interakcji z silnymi polami magnetycznymi” – mówi Georgios Filippos Paraschos, badacz z Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka (MPIfR), który kierował projektem. „Nowe odkrycia dostarczają nowych dowodów na to, że uporządkowane pole magnetyczne rozciąga się w całym rozgrzanym gazie otaczającym czarną dziurę”.
Przełomowe obserwacje poczynione przez EHT pozwalają naukowcom odpowiedzieć na istniejące od dawna pytania dotyczące procesu, w którym czarne dziury akreują materię i wyrzucają potężne dżety, docierające na ogromne odległości poza galaktykami macierzystymi.
W ostatnich latach Teleskop Horyzontu Zdarzeń odsłonił zdjęcia pokazujące kierunek oscylacji światła wokół czarnej dziury M87*. Ta właściwość emitowanego światła, zwana polaryzacją liniową, dostarcza wskazówek na temat podstawowego pola magnetycznego. W szczególności silna polaryzacja liniowa, jak stwierdzono w niniejszym badaniu, wskazuje na silne, dobrze uporządkowane pole magnetyczne w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury 3C 84.
Warto zauważyć, że uważa się, że tak potężne pola magnetyczne są siłą napędzającą proces wystrzeliwania takich dżetów plazmy, składających się z materii, która nie została skonsumowana przez czarną dziurę.
„Radiogalaktyka 3C 84 jest szczególnie interesująca ze względu na wyzwania, jakie stwarza w zakresie wykrywania i dokładnego pomiaru polaryzacji światła w pobliżu swojej czarnej dziury” – zauważa Jae-Young Kim, profesor nadzwyczajny astrofizyki na Uniwersytecie Narodowym Kyungpook. „Wyjątkowe możliwości Teleskopu Horyzontu Zdarzeń do penetracji gęstego gazu międzygwiazdowego stanowi przełom w precyzyjnych obserwacjach sąsiedztwa czarnych dziur”.
Takie precyzyjne obserwacje torują drogę do odkrywania i badania innych supermasywnych czarnych dziur, które pozostają ukryte i nieuchwytne dla poprzednich technologii obserwacyjnych.
Najnowsze odkrycia rzucają również światło na sposób, w jaki masa gromadzi się na supermasywnej czarnej dziurze, czyli poprzez adwekcję. Uważa się, że opadająca materia tworzy silnie namagnesowany, tak zwany dysk zatrzymany magnetycznie.
Czytaj także: Astronomowie wykonali pierwsze zdjęcie czarnej dziury
W tym scenariuszu linie pola magnetycznego w dysku akrecyjnym stają się ciasno nawinięte i skręcone, uniemożliwiając efektywne uwalnianie energii magnetycznej. Co więcej, badania sugerują, że czarna dziura 3C 84 szybko się obraca, co faworyzuje związek pomiędzy wystrzeleniem strumienia a spinami dużych czarnych dziur.
Te ekscytujące nowe wyniki były możliwe dzięki zastosowaniu techniki interferometrii wielkobazowej, czyli VLBI, w której kilka teleskopów obserwuje ten sam obiekt na niebie, a następnie łączy zebrane sygnały w celu uzyskania obrazu. W ten sposób pełnią one rolę wirtualnego teleskopu o wielkości odpowiadającej średnicy Ziemi.
„Jesteśmy niezwykle podekscytowani, ponieważ wyniki te stanowią znaczący krok w kierunku zrozumienia galaktyk takich jak 3C 84. Razem z naszymi międzynarodowymi partnerami staramy się ulepszyć możliwości Teleskopu Horyzontu Zdarzeń, aby umożliwić jeszcze bardziej szczegółowy wgląd w powstawanie dżetów wokół czerni dziury” – podsumowuje Anton Zensus, dyrektor MPIfR.