Nowe wideo stawia kultowy obraz czarnej dziury w kosmicznym kontekście
Dwa lata temu astronomowie uzyskali pierwszy bezpośredni obraz czarnej dziury. Skoordynowana kampania obserwacyjna tego obiektu przyczynia się obecnie do lepszego zrozumienia tej czarnej dziury i jej burzliwego otoczenia.
Ta supermasywna czarna dziura, znajdująca się w jądrze galaktyki eliptycznej M87, ma masę 6,5 miliarda Słońc. W kwietniu 2019 roku Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration opublikował bezpośrednie zdjęcie tego obiektu , co było niezrównanym osiągnięciem astronomów.
Nasze zrozumienie czarnej dziury M87 zrobiło duży krok naprzód dzięki szeroko zakrojonej kampanii obserwacyjnej obiektu na wielu długościach fal, której szczegóły pojawiają się obecnie w Astrophysical Journal Letters. Ta kolosalna kampania trwała od kwietnia do marca 2017 roku i wzięła w niej udział 760 naukowców z prawie 200 instytucji na całym świecie.
„Ten niesamowity zestaw obserwacji obejmuje wiele najlepszych teleskopów świata” - powiedział w komunikacie prasowym NASA JPL Juan Carlos Algaba, astronom z University of Malaya w Kuala Lumpur w Malezji . „To wspaniały przykład astronomów z całego świata współpracujących w dążeniu do nauki”.
W trakcie kampanii wykorzystano łącznie 19 różnych obserwatoriów, w tym Kosmiczny Teleskop Hubble'a, Obserwatorium Rentgenowskie Chandra, Obserwatorium Neila Gehrelsa Swift i Kosmiczny Teleskop Gamma Fermi. Obserwatoria te wspólnie skanowały całe widmo elektromagnetyczne, oferując obserwacje czarnej dziury M87 w falach radiowych, świetle widzialnym, promieniach rentgenowskich i promieniach gamma.
„Wiedzieliśmy, że pierwszy bezpośredni obraz czarnej dziury będzie przełomowy” - wyjaśnił Kazuhiro Hada, współautor badania i astronom z National Astronomical Observatory of Japan, w komunikacie NASA. „Aby jednak jak najlepiej wykorzystać ten niezwykły obraz, musimy wiedzieć wszystko, co tylko możemy o zachowaniu czarnej dziury w tamtym czasie, obserwując całe widmo elektromagnetyczne”.
Towarzyszący film wideo przedstawia moc tego podejścia wykorzystującego wiele długości fal. Film zaczyna się od kultowego już obrazu czarnej dziury M87, który powoli przybliża się, aby ukazać cały spektakl w kontekście. Skala jest pokazana w latach świetlnych, a każdemu obserwatorium przypisuje się swój szczególny wkład. Pokazane są również porównania obok siebie, ukazujące widok czarnej dziury na obrazie fal radiowych, światła widzialnego i promieni rentgenowskich. Ostatnia część filmu pokazuje czarną dziurę i jej dżet w promieniach gamma, widziane przez teleskop Fermiego.
Strumień o dużej prędkości jest uderzającą cechą tej i wielu innych supermasywnych czarnych dziur. Te dżety są wynikiem działania ogromnych sił grawitacyjnych i poruszają się z prędkością zbliżoną do prędkości światła.
Te dżety wytwarzają różne intensywności światła w całym spektrum, a naukowcy chętnie badają złożone w nich wzory, ponieważ wskazują one na spin czarnej dziury, wytwarzaną energię i inne właściwości. Ale to nie jest proste zadanie, ponieważ te zmienne stale się zmieniają. Nowe badanie, poprzez swoją skoordynowaną kampanię, było próbą przezwyciężenia tego ograniczenia i uchwycenia migawki czarnej dziury na wielu długościach fal przy użyciu danych przechwyconych przez wszystkie te obserwatoria mniej więcej w tym samym czasie. I rzeczywiście, jest to obecnie „największa kampania jednoczesnych obserwacji, jaką kiedykolwiek podjęto na supermasywnej czarnej dziurze z dżetami”, według NASA.
Wyniki mogą ulepszyć testy ogólnej teorii względności Einsteina i zapewnić lepsze zrozumienie dżetów i ich możliwego związku z promieniowaniem kosmicznym.
„Zrozumienie przyspieszenia cząstek jest naprawdę kluczowe dla naszego zrozumienia zarówno obrazu EHT, jak i dżetów, we wszystkich ich„ kolorach ”- powiedziała Sera Markoff, współautorka badania i astronom z Uniwersytetu w Amsterdamie. w komunikacie prasowym. „Te dżety potrafią przenosić energię uwolnioną przez czarną dziurę na łuski większe niż galaktyka macierzysta, jak ogromny kabel zasilający. Nasze wyniki pomogą nam obliczyć ilość przenoszonej mocy oraz wpływ, jaki strumienie czarnej dziury wywierają na jej otoczenie ”.
Potrzeba więcej obserwacji, ale dobrą wiadomością jest to, że EHT rozpoczął w tym tygodniu nową kampanię obserwacyjną. Co ekscytujące, nowa kampania będzie jeszcze większa, ponieważ obejmuje teraz teleskop Kitt Peak w Arizonie, rozszerzoną matrycę milimetrową NOrthern (NOEMA) we Francji i teleskop grenlandzki.
Wyniki kampanii obserwacyjnej z 2021 roku prawdopodobnie nie będą dostępne przez jakiś czas, ale nie możemy się doczekać, aby zobaczyć wynik, w tym, jak zmieniła się czarna dziura M87 w ciągu ostatnich czterech lat.
Więcej: W marcu 2021 roku astronomowie po raz pierwszy stworzyli obraz linii pola magnetycznego czarnej dziury M87.
