Kiedy gigantyczna galaktyka radiowa Messier 87 (M 87) uwolniła strumień promieniowania gamma i strumienia radiowego, obserwowano międzynarodową współpracę 390 naukowców. Informują o odkryciu w numerze z tego tygodnia Science Express.
Wyniki dają pierwsze dowody eksperymentalne, że cząstki są przyspieszane do ekstremalnie wysokich energii w bezpośrednim sąsiedztwie supermasywnej czarnej dziury, a następnie emitują obserwowane promienie gamma. Promienie gamma mają energię trylion razy większą niż energia światła widzialnego.
Matthias Beilicke i Henric Krawczynski, obaj fizycy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis, koordynowali projekt przy użyciu systemu bardzo energicznego radiograficznego obrazowania macierzy teleskopowej (VERITAS). Wysiłek obejmował trzy tablice teleskopów o długości od 12 metrów (39 stóp) do 17 metrów (56 stóp), które wykrywają bardzo wysokoenergetyczne promienie gamma, oraz bardzo długą matrycę bazową (VLBA), która wykrywa fale radiowe o dużej przestrzeni precyzja.
„Zaplanowaliśmy obserwacje promieniowania gamma M 87 w ścisłej współpracy z trzema głównymi obserwatoriami promieniowania gamma VERITAS, H.E.S.S. i MAGIC, i mieliśmy szczęście, że niezwykły rozbłysk promieniowania gamma miał miejsce właśnie wtedy, gdy zaobserwowano źródło za pomocą VLBA i jego imponującej przestrzennej mocy rozdzielczej ”, powiedział Beilicke.
„Tylko połączenie obserwacji radiowych w wysokiej rozdzielczości z obserwacjami promieniowania gamma VHE pozwoliło nam zlokalizować miejsce produkcji promieniowania gamma” - dodał R. Craig Walker, pracownik naukowy w National Radio Astronomy Observatory w Socorro, Nowy Meksyk .
M 87 znajduje się w odległości 50 milionów lat świetlnych od Ziemi w gromadzie galaktyk w Pannie. Czarna dziura w centrum M 87 jest sześć miliardów razy masywniejsza niż Słońce.
Rozmiar nierotującej czarnej dziury określa promień Schwarzschilda. Wszystko - materia lub promieniowanie - które mieści się w promieniu Schwarzschilda od środka czarnej dziury, zostanie przez nią połknięte. Promień Schwarzschilda supermasywnej czarnej dziury w M 87 jest porównywalny z promieniem naszego Układu Słonecznego.
W przypadku niektórych supermasywnych czarnych dziur - jak w M 87 - materia krążąca i zbliżająca się do czarnej dziury napędza wysoce relatywistyczne wypływy, zwane dżetami. Materia w dżetach odsuwa się od czarnej dziury, uciekając przed śmiercionośną siłą grawitacji. Dysze są jednymi z największych obiektów we Wszechświecie i mogą dotrzeć do wielu tysięcy lat świetlnych z okolic czarnej dziury do ośrodka międzygalaktycznego.
Bardzo wysokoenergetyczną emisję promieniowania gamma z M 87 odkryto po raz pierwszy w 1998 roku za pomocą teleskopów HEGRA Czerenkowa. „Ale nawet dzisiaj M 87 jest jednym z około 25 źródeł poza naszą galaktyką, o których wiadomo, że emitują promienie gamma [bardzo wysokiej energii]” - mówi Beilicke.
Nowe obserwacje pokazują teraz, że przyspieszenie cząstek, a następnie emisja promieni gamma, może zachodzić w bardzo „wewnętrznym strumieniu”, mniejszym niż około 100 promieni Schwarzschilda od czarnej dziury, co jest wyjątkowo wąską przestrzenią w porównaniu z całkowity zasięg odrzutowca lub galaktyki.
Oprócz VERITAS i VLBA w obserwacje te zaangażowano wysokoenergetyczny system stereoskopowy (H.E.S.S.) i główne atmosferyczne obrazowanie promieniowania gamma Cherenkov (MAGIC).
Ołówek podpis obrazu: Koncepcja wewnętrzna rdzenia M87 przez artystów: czarna dziura, dysk akrecyjny i dysze wewnętrzne. Źródło: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Drugi obraz: Obraz VLA na dużą skalę M87: Białe koło wskazuje obszar, w którym teleskopy gamma mogłyby powiedzieć, że emitowane są bardzo energetyczne promienie gamma. Aby zawęzić lokalizację, dodatkowo wymagany był VLBA. KREDYT: NRAO / AUI / NSF
Kolaż: W lewym górnym rogu zdjęcie galaktyki VLA pokazuje dżety emitujące fale radiowe w skali około 200 000 lat świetlnych. Kolejne zbliżenia zbliżają się do jądra galaktyki, gdzie znajduje się supermasywna czarna dziura. W koncepcji artysty (tło). czarna dziura pokazana w centrum jest około dwa razy większa od Układu Słonecznego, niewielki ułamek wielkości galaktyki, ale utrzymuje około sześć miliardów razy więcej niż masę Słońca. Źródło: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Źródła: Nauka oraz National Radio Astronomy Observatory, via Eurekalert.
