Nové snímky najfotografovanejšej tmavej diery vo vesmíre poskytujú pohľad na správanie záhadnej čiernej diery.

Prvýkrát hľadáme zdroj masívneho výronu plazmy do vesmíru z okraja supermasívnej čiernej diery M87*. Je to tiež prvýkrát, čo sme na rovnakom obrázku videli spoločne tieň a výtrysk čiernej diery, čo je pohľad, ktorý by mal astronómom pomôcť zistiť, ako vznikajú tieto obrovské výlevy plazmy.

„Vieme, že trysky vystreľujú z oblasti okolo čiernych dier,“ hovorí astronóm Ro Sen Lu zo Shanghai Astronomical Observatory v Číne, „Stále však úplne nerozumieme tomu, ako sa to v skutočnosti deje. Aby sme to mohli priamo študovať, musíme pozorovať pôvod výtrysku čo najbližšie k čiernej diere.“

Čierne diery, ako všetci vieme, sú známe tým, že nevydávajú nič, čo by sme mohli zistiť. Sú také husté, že sa časopriestor efektívne obalí do uzavretej gule okolo nich, takže vo vesmíre nie je žiadna rýchlosť dostatočná na dosiahnutie únikovej rýchlosti. Ale priestor mimo hraníc tejto sféry – to, čo nazývame horizont udalostí – je iná vec.

Toto je extrémna oblasť, kde vládne gravitácia. Akákoľvek blízka hmota je zachytená v jej zálohe a otáča sa do kotúča materiálu, ktorý sa valí dolu čiernou dierou ako voda do odkvapu. Trenie a gravitácia zahrievajú tento materiál, čo spôsobuje jeho žiaru; Toto sme videli na dnes už slávnej snímke M87*, ktorá bola prvýkrát vydaná v roku 2019, z údajov zozbieraných v roku 2017 teleskopom Event Horizon (EHT) spolupracovať.

Ale nie všetka hmota je nevyhnutne ťahaná za horizont udalostí. Niektoré sa pred vypustením do vesmíru z polárnych oblastí čiernej diery pohybujú k okraju a vytvárajú prúdy, ktoré sa môžu pohybovať významným percentom rýchlosti svetla a prepichnúť obrovské vzdialenosti v medzihviezdnom priestore.

Astronómovia veria, že tento materiál bol posunutý z vnútorného okraja disku pozdĺž magnetických siločiar mimo horizontu udalostí. Tieto siločiary magnetického poľa urýchľujú častice, takže keď dosiahnu póly, sú veľmi rýchlo vystrelené do vesmíru.

Toto sú obrysy. Je ťažké určiť podrobnosti. Vieme, že M87* má lietadlo hore 100 000 svetelných rokov ďaleko na rádiových vlnových dĺžkach, ktoré sú približne priemerom našej galaxie. V roku 2018 teda astronómovia použili výkonné rádiové teleskopy United na vytvorenie globálneho poľa mm-VLBI (GMVA), aby zistili, či dokážu detailne zachytiť oblasť, z ktorej lietadlá vzlietajú. Zhromaždil údaje o dlhších vlnových dĺžkach z EHT a odhalil rôzne informácie.

„M87 bolo pozorované počas mnohých desaťročí a pred 100 rokmi sme vedeli, že lietadlo existuje, ale nedokázali sme to dať do kontextu,“ hovorí Lou. „S GMVA, vrátane hlavných nástrojov v NRAO a GBO, si všimneme menšie zaváhanie, takže vidíme viac detailov – a teraz vieme, že je vidieť viac detailov.“

Galaxia M87, ktorá sa nachádza asi 55 miliónov svetelných rokov od nás, hostí supermasívnu čiernu dieru s hmotnosťou asi 6,5 miliardy násobku hmotnosti Slnka a aktívne zhromažďuje hmotu z disku okolo nej. Snímka zachytená EHT prvýkrát ukázala tieň tejto čiernej diery – tmavú oblasť v strede žiariaceho prstenca materiálu, skreslenú gravitačným zakrivením časopriestoru.

Nový obrázok ukazuje širšiu oblasť vesmíru ako obrázok EHT. Odhaľuje, že rozsah plazmy okolo M87* je oveľa väčší ako to, čo vidíme na obrázku EHT, ako aj zdroj výtrysku.

„Pôvodné zobrazenie EHT odhalilo iba časť akréčného disku obklopujúceho stred čiernej diery. Zmenou vlnových dĺžok pozorovania z 1,3 mm na 3,5 mm môžeme vidieť väčšiu časť akréčného disku a teraz aj výtrysk. čas,“ hovorí astronóm Tony Minter Národné rádioastronomické observatórium. „To odhalilo, že prstenec okolo čiernej diery je o 50 percent väčší, ako sme si predtým mysleli.“

Nový obrázok tiež odhalil nové informácie o tom, ako je prúd vypustený z oblasti vesmíru okolo čiernej diery, čo potvrdzuje, že siločiary magnetického poľa skutočne hrajú dôležitú úlohu pri transporte materiálu, ktorý má byť vypustený vo forme prúdov.

Ale nekonajú sami. a Silný vietor Vyžaruje zo samotného disku, poháňaný tlakom žiarenia. Fotografia ukazuje, že tieto vetry prispievajú k vytvoreniu M87.

Toto je veľmi dôležitý úspech vo vede o čiernych dierach, ale výskumníci neskončili. V celom rádiovom spektre je toho veľa čo vidieť a M87* dokázal, že to dokáže.

„Plánujeme monitorovať oblasť okolo čiernej diery v strede M87 na rôznych rádiových vlnových dĺžkach, aby sme študovali emisiu jetu,“ hovorí astronóm Eduardo Ross z Inštitútu Maxa Plancka pre rádiovú astronómiu v Nemecku. „Nadchádzajúce roky budú vzrušujúce, pretože sa budeme môcť dozvedieť viac o tom, čo sa deje v blízkosti jednej z najzáhadnejších oblastí vo vesmíre.“

Výskum publikovaný v prírody.