Po wykonaniu pierwszego zdjęcia czarnej dziury Teleskop Event Horizon skupia się na samolotach kosmicznych

Czy wszystkie czarne dziury działają tak samo, niezależnie od rozmiaru?

Mamy tendencję do myślenia o czarnych dziurach jako gigantycznych organizmach jedzących światło. Ale nawet supermasywne czarne dziury, szczeliny grawitacyjne w centrach galaktyk, mają różne rozmiary. Weźmy M87*, która znajduje się w centrum galaktyki Messier 87. Jest około 6 miliardów razy masywniejsza niż nasze Słońce. Możesz też spojrzeć na Sgr A*, który znajduje się w centrum Drogi Mlecznej i jest po prostu (Właśnie!) 4 miliony razy masywniejszy niż Słońce. Małe, jak na supermasywne czarne dziury.

Oszałamiająca wielkość* M87 była częściowo powodem, dla którego była dobrym kandydatem na Teleskop Event Horizon. Pierwszy na świecie obraz czarnej dziury. Wyczyn ten, dokonany w 2017 roku, został natychmiast okrzyknięty przełomem w astrofizyce, gdy został ujawniony światu w 2019 roku. Obraz był zwieńczeniem lat pracy wykonanej przy użyciu kilku obserwatoriów na całym świecie działających głównie jako teleskop na jedną planetę rozmiar. Ten przełom pozwolił naukowcom zobaczyć cień rzucany przez ciemne jądro Messiera 87.

Ale to dopiero początek.

Astrofizycy nie zatrzymają się tylko na jednej czarnej dziurze. Następnie zwrócili uwagę na inną supermasywną czarną dziurę, około 100 razy mniejszą od M87*, znajdującą się w centrum pobliskiej galaktyki znanej jako Centaurus A. Używając tej samej technologii, która uchwyciła M87*, astrofizycy są teraz w stanie wykonać potężne zdjęcie . Strumień materii wystrzeliwuje z czarnej dziury Centaura A w niezwykle wysokiej rozdzielczości, ujawniając więcej o tym, jak doszło do tych zagadkowych zjawisk.

Szczegóły były Opublikowano w Astronomia Przyrody w poniedziałek.

„Głównym celem EHT jest zobrazowanie czarnych dziur” – mówi Michael Jansen, astrofizyk z Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka w Bonn w Niemczech i główny autor badania. „Ale badane przez nas czarne dziury naturalnie uwalniają dżety. Tak więc, aby w pełni zrozumieć czarne dziury, musimy również zrozumieć te dżety i sposób ich powstawania”.

kosmiczne samoloty Wytwarzane przez wiele czarnych dziur — w tym M87* — które są zasadniczo pociągami towarowymi plazmowymi wylatującymi z szybko obracającego się dysku akrecyjnego czarnej dziury.

„Wąskie, skoncentrowane wiązki plazmy przenoszą tę energię z małych łusek w pobliżu czarnej dziury (która jest mniejsza niż nasz Układ Słoneczny) i osadzają ją w otaczającym środowisku w znacznie większej skali” – mówi James Miller-Jones. Astrofizyk na Uniwersytecie Curtin w Australii i członek Międzynarodowego Centrum Badań nad Radioastronomią (ICRAR). Miller-Jones twierdzi, że dżety mogą wpływać na ewolucję galaktyk i gromady galaktyk — więc astronomowie chcą je lepiej zrozumieć.

Janssen i współpracownicy są jedną z takich grup astronomów. Chcieli przybliżyć dżety, aby zobaczyć, jak działają w pobliżu czarnej dziury. Dzięki EHT było to możliwe.

EHT składa się z ośmiu obserwatoriów z całego świata i wykorzystuje technikę znaną jako bardzo długa fundamentalna interferometria lub VLBI. Ogólnie rzecz biorąc, zauważa Jansen, większe teleskopy zapewniają wyraźniejsze obrazy – ale można zbudować tylko bardzo duże teleskopy. Zamiast tworzyć pojedynczy teleskop, EHT łączy teleskopy z niemal wszystkich części świata, zapewniając dokładność równoważną pojedynczemu teleskopowi „tysiące kilometrów”.

Dzięki niemu zespół może skupić się na samolocie w Centaurus A i zobaczyć go ostrzej niż kiedykolwiek wcześniej. Pozwoliło im to również sfotografować samolot w pobliżu czarnej dziury.

„Jesteśmy w stanie badać ten samolot w rozdzielczości niższej niż w świetle dziennym, czego wcześniej nie osiągnięto” – mówi Jansen. Obserwacje EHT pozwalają zespołowi widzieć około 0,6 dnia świetlnego od czarnej dziury – co wydaje się nieistotne, ale jest 2,5 razy większe od odległości między Słońcem a Plutonem, czyli leniwego 9,6 miliarda mil.

Patrząc na rdzeń Centaura A i porównując swoje obserwacje z modelami teoretycznymi, zespół odkrył, że wyrzucanie czarnej dziury ma rozjaśnione krawędzie i wygląda uderzająco podobnie do tego stworzonego przez M87*. Jest to kluczowe, ponieważ sprowadza nas z powrotem do naszego pytania początkowego: czy wszystkie czarne dziury działają w ten sam sposób, niezależnie od rozmiaru?

Samolot Centaura A sugeruje, że tak może być. Jest to ważne z dwóch powodów: zgadza się z ogólną teorią względności Alberta Einsteina i „dowodzi, że fundamentalne właściwości dżetów zależą od masy czarnej dziury, która je wystrzeliwuje”, mówi Miller-Jones.

Dodaje, że to skalowanie może wtedy działać w przypadku znacznie mniejszych czarnych dziur, których masy nie przekraczają 10 do 100 mas Słońca. Nie możemy udowodnić tych maleńkich czarnych dziur, ponieważ są tak małe – ale badając ich dzikich kuzynów, odkrywamy niektóre z najbardziej tajemniczych olbrzymów we wszechświecie.