Tmavé jádro nejbližší rádiové galaxie identifikované dalekohledem Event Horizon Telescope

Dobře zavedený mezinárodní tým dalekohledu Event Horizon Telescope (EHT), známý tím, že pořídil první snímek černé díry v galaxii Messier 87, zobrazil jádro blízké rádiové galaxie Centaurus A v nebývalých detailech. Astronomové lokalizují centrální supermasivní černou díru a odhalí, jak se rodí obří proud. Nejpozoruhodnější je, že záření vyzařují pouze vnější okraje letadla, což zpochybňuje naše teoretické modely letadel. Tato práce, vedená Michaelem Janssenem z Max Planckova institutu pro radioastronomii v Bonnu a Radboud University Nijmegen, byla publikována v přírodní astronomie Dnes (19. července 2021).

Na rádiových vlnových délkách se Centaurus A jeví jako jeden z největších a nejjasnějších objektů na noční obloze. Poté, co byl Centaurus A identifikován jako jeden z prvních známých extragalaktických rádiových zdrojů v roce 1949, byl rozsáhle studován napříč celým elektromagnetickým spektrem řadou rádiových, infračervených, rentgenových a gama paprsků. Ve středu Kentaura A je černá díra s hmotností 55 milionů sluncí, která se nachází mezi hmotnými stupnicemi černé díry Messier 87 (šest a půl miliardy sluncí) a dírou ve středu naší galaxie (asi čtyři miliony sluncí).

Obrázek vlevo nahoře ukazuje, jak je letadlo rozptýleno v plynových mracích, které emitují rádiové vlny, zachycených ATCA a Parkesovou observatoří. Pravý horní panel zobrazuje barevný složený obraz se 40násobným zvětšením ve srovnání s prvním panelem, který odpovídá velikosti samotné galaxie. Milimetrová emise galaktického paprsku a prachu měřená přístrojem LABOCA / APEX je zobrazena oranžově. Emise rentgenového záření z letadla měřená kosmickou lodí Chandra je zobrazena modře. Viditelné bílé světlo hvězd v galaxii bylo zachyceno dalekohledem MPG / ESO 2,2 metru. Následující panel níže ukazuje 165 000krát zvětšený obraz vnitřního rádiového paprsku získaný dalekohledy TANAMI. Dolní panel zobrazuje nový snímek oblasti startu trysek s vyšším rozlišením získaný pomocí EHT na milimetrových vlnových délkách se zvětšením 60000000x při rozlišení dalekohledu. Stupnice označené ve světelných letech a světelných dnech. Jeden světelný rok se rovná vzdálenosti, kterou světlo ujede za jeden rok: asi devět bilionů kilometrů. Pro srovnání, vzdálenost k nejbližší známé hvězdě od našeho Slunce je zhruba čtyři světelné roky. Jeden světelný den se rovná vzdálenosti, kterou světlo ujede za jeden den: asi šestinásobek vzdálenosti mezi Sluncem a Neptunem. Uznání: Radboud University. CSIRO / ATNF / I.Feain a kol. R.Morganti a kol. , N. Junkes a kol. ; ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss a kol .; NASA / CXC / CfA / R. Kraft a kol .; růst / k. Muller a kol .; EHT / m. Jansen a kol

V novém příspěvku v přírodní astronomie, data z pozorování EHT z roku 2017 byla v nebývalých detailech analyzována na obraz Kentaura A. „To nám poprvé umožňuje vidět a studovat extragalaktický rádiový paprsek v měřítcích menších, než je vzdálenost, kterou uběhlo světlo za den. Vidíme zblízka a osobně, jak supermasivní černá díra generuje monstrózně gigantický proud,“ říká astronom Michael Jansen.

Ve srovnání se všemi předchozími pozorováními s vysokým rozlišením byl paprsek vypuštěný na Centauru A zobrazen s frekvencí desetkrát vyšší a se šestnáctkrát vyšší přesností. Prostřednictvím analytické síly EHT můžeme nyní uvést do souvislosti zdrojová obrovská měřítka, která jsou až 16krát větší než úhlový průměr Měsíce na obloze, s původem poblíž černé díry pouze v jeho šířce. Jablko na Měsíci při pohledu na oblohu. Toto je miliardový zesilovací faktor.

Porozumění letadlům

Supermasivní černé díry ve středu galaxií, jako je Centaurus A, jsou napájeny plynem a prachem, které přitahuje obrovská gravitace. Tento proces uvolňuje obrovské množství energie a galaxie se říká „aktivní“. Většina materiálu v něm je umístěna blízko okraje černé díry. Některé z okolních částic však unikají okamžikům před zachycením a odpálením do vesmíru: trysky se rodí – jeden z nejzáhadnějších a nejzářivějších rysů galaxií.

Obrázek s nejvyšším rozlišením Centaura A získaný dalekohledem Event Horizon Telescope je nahoře na kompozitním barevném obrazu celé galaxie. Uznání: Radboud University. ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss a kol .; NASA / CXC / CfA / R. Kraft a kol .; EHT / m. Jansen a kol

Astronomové spoléhali na různé modely toho, jak se hmota chová v blízkosti černé díry, aby lépe pochopili tento proces. Stále však přesně nevědí, jak jsou trysky uvolňovány z jejich centrální oblasti a jak se mohou bez rozptylu rozšířit přes měřítka větší než jejich hostitelské galaxie. Cílem EHT je vyřešit tuto hádanku.

Nový obrázek ukazuje, že letadlo vypuštěné Centaurusem A je na okrajích jasnější než ve středu. Tento jev je známý z jiných letadel, ale nebyl dosud jasně viděn. „Nyní jsme schopni vyloučit teoretické modely proudových letadel, které nejsou schopné reprodukovat tento okrajový jas. Je to úžasná vlastnost, která nám pomůže lépe porozumět tryskám produkovaným černými děrami,“ říká Matthias Kadler, velitel Tanami a profesor astrofyziky na University of Würzburg v Německu.

Reference: 19. července 2021, přírodní astronomie.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01417-w

budoucí poznámky

S novými pozorováními EHT trysky Centaurus A bylo určeno pravděpodobné umístění černé díry v místě startu trysky. Na základě tohoto umístění vědci očekávají, že budoucí pozorování s kratší vlnovou délkou a vyšším rozlišením budou schopna zobrazit centrální černou díru Centaura A. To bude vyžadovat využití vesmírných družicových observatoří.

Tato data pocházejí ze stejné pozorovací kampaně, která poskytla slavný obraz černé díry M87. Nová zjištění ukazují, že EHT poskytuje množství údajů o bohaté paletě černých děr a že ještě zbývá přijít, říká Hino Falk, člen představenstva EHT a profesor astrofyziky na Radboud University.

Základní informace

K pozorování Centaura A při tomto bezprecedentně ostrém rozlišení při vlnové délce 1,3 mm použila spolupráce EHT technologii Very Long Fundamental Interferometry (VLBI), což je stejná technologie, s jakou byl vytvořen slavný obraz černé díry M87. Aliance osmi dalekohledů po celém světě se spojila a vytvořila hypotetický dalekohled Event Horizon Telescope o velikosti Země. Spolupráce EHT zahrnuje více než 300 výzkumných pracovníků z Afriky, Asie, Evropy a Severní a Jižní Ameriky.

Konsorcium EHT se skládá z 13 zúčastněných ústavů: Sinica Academic Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe University Frankfurt, Institute for Radio Astronomy Millimétrique (MPG / CNRS / IGN), Large Millimeter Telescope, Max Institute Planck Radio Astronomy, MIT Haystack Observatory, Japan National Astronomical Observatory, Ocean Institute for Theoretical Physics, Radboud University and Astrophysics Center | Harvard a Smithsonian.

TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei Using Austral Millisecond Interferometry) je program s více vlnovými délkami pro pozorování relativistických proudů v AGN na jižní obloze. Tento program monitoruje Centaurus A pomocí VLBI na vlnových délkách centimetrů od poloviny dvacátých let. Tanami Array se skládá z devíti radioteleskopů umístěných na čtyřech kontinentech, které monitorují vlnové délky 4 cm a 1,3 cm.