Mogu li crne rupe biti poznate? Ako mogu, onda je onaj u srcu galaksije M87 kvalificiran. A ova poznata crna rupa emitira mlazove materijala koji putuju brzinom skorom svjetlosti.
Crna rupa u srcu galaksije Messier 87 nosi ime M87*, a astronomi je promatraju već duže vrijeme. Prošle godine, Event Horizon Telescope je snimio sliku M87*, prvu ikada sliku crne rupe. Ta je slika samo pridonijela slavi M87*.
Event Horizon Telescope (EHT) — niz planetarnih razmjera od osam zemaljskih radioteleskopa stvorenih kroz međunarodnu suradnju — snimio je prve izravne vizualne dokaze supermasivne crne rupe u središtu Messier 87 i njene sjene u travnju 2019. Zasluge : Event Horizon Telescope Collaboration
M87 je također poznat kao Djevica A ili NGC 4486. To je a supergigantska eliptična galaksija u sazviježđu Djevice, udaljenom oko 53 milijuna svjetlosnih godina od nas. M87 se prostire na oko 240.000 svjetlosnih godina, malo više od Mliječne staze. Okružen je s nevjerojatnih 12.000 kuglastih zvjezdanih skupova, u usporedbi s tristanih 200 Mliječne staze. Poput drugih eliptičkih, znanstvenici misle da je M87 postao tako masivan spajanjem.
M87* (zvijezda M87) je supermasivna crna rupa (SMBH) u središtu M87 s jednom od najvećih masa bilo koje SMBH. Otprilike 6,5 milijardi puta je masivniji od Sunca. M87* udaljen je 55 milijuna svjetlosnih godina i emitira relativistički mlaz materije koji se proteže oko 5000 svjetlosnih godina u svemir. Prije nekoliko godina, Hubble je snimio dobro poznatu kompozitnu sliku mlaza u vidljivoj i infracrvenoj svjetlosti.
Slika koju je snimio svemirski teleskop Hubble mlaznice dugog 5000 svjetlosnih godina izbačenog iz aktivne galaksije M87. Plavo sinkrotronsko zračenje je u suprotnosti sa žutom svjetlošću zvijezda iz galaksije domaćina. Točke koje se šire oko slike nisu pojedinačne zvijezde, već kuglasta zvjezdana jata. Zasluge: NASA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Astronomi već godinama promatraju mlaz materijala M87* na različitim valnim duljinama: radio, optički i rendgenski. Sada, po prvi put, Chandra X-ray promatranja pokazuju da se dijelovi ovog mlaza kreću brzinom većom od 99% brzine svjetlosti.
Starija slika M87 iz 1988. u radijskom i optičkom obliku. Radio slike su snimljene radioteleskopom Very Large Array i Very Long Baseline Array, a vidljivo je s Hubblea. NASA, National Radio Astronomy Observatory/National Science Foundation, John Biretta (STScI/JHU) i Associated Universities, Inc. – http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/1999/43/, Public Domain , https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=706570
'Ovo je prvi put da su takve ekstremne brzine mlaza crne rupe zabilježene pomoću rendgenskih podataka', rekao je Ralph Kraft iz Centra za astrofiziku | Harvard & Smithsonian (CfA) u Cambridgeu, Mass., u a priopćenje za javnost . 'Trebao nam je oštar rendgenski vid Chandre za ova mjerenja.' Kraft je nedavno predstavio ove nove rezultate na sastanku Američkog astronomskog društva u Honoluluu na Havajima. Rezultati su također objavljeni u radu pod naslovom “ Detekcija superluminalnog gibanja u rendgenskom mlazu M87 ” u časopisu Astrophysical Journal.
Što uzrokuje mlaznice?
Crna rupa poput M87* privlači materijal prema sebi u središtu galaksije. Kako se materijal približava, počinje se okretati oko crne rupe u strukturi zvanoj an akrecijski disk . Ali taj materijal nije osuđen da bude usisan u rupu.
Samo mala količina pada unutra, dok se dio izbacuje natrag u svemir. Izbačeni materijal ima oblik mlaza, ili snopa, koji prati linije magnetskog polja. Ti mlaznici nisu glatki i bez osobina: imaju nakupine ili čvorove koje zvjezdarnice poput Chandra mogu vidjeti.
Umjetnička koncepcija mlaznica supermasivne crne rupe. Zasluge: NASA / Dana Berry / SkyWorks Digital
Dva od tih čvorova posebno su zanimljiva astronomima. Tijekom godina koristili su slike kako bi pratili kretanje tih čvorova. Oni su udaljeni oko 900 odnosno 2500 svjetlosnih godina od SMBH-a. Rentgenski podaci iz opservatorija Chandra pokazuju da čvorovi putuju nevjerojatnom brzinom: 6,3 puta brzinom svjetlosti za čvor najbliži središtu, i 2,4 puta brzinom svjetlosti za onaj drugi.
Čekati. Ništa ne putuje brže od brzine svjetlosti
Ali to je nemoguće. Ništa ne putuje brže od brzine svjetlosti. To je, naravno, istina, pa se ovdje mora nešto drugo događati.
Da se nešto drugo zove “ superluminalno kretanje .'
'Jedan od neraskidivih zakona fizike je da se ništa ne može kretati brže od brzine svjetlosti', rekao je koautor studije Brad Snios, također iz CfA. 'Nismo srušili fiziku, ali smo pronašli primjer nevjerojatne pojave zvane superluminalno gibanje.'
Superluminalno gibanje uključuje brzinu objekta i njegovu putanju u odnosu na našu liniju vida. Kada se objekt, u ovom slučaju mlaz materijala, kreće brzinom bliskom brzini svjetlosti i blizu naše linije vida, stvara iluziju zvanu superluminalno gibanje. To je zato što sam mlaz materijala putuje gotovo jednako brzo kao i svjetlost koju stvara. Budući da je mlaz M87* usmjeren gotovo točno na nas, on stvara ove prividne nemoguće brzine.
Superluminalno gibanje događa se kada se nešto kreće prema našoj liniji vida brzinom koja je blizu svjetlosti. Zasluga slike: javna domena, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2295546
Astronomi su i prije vidjeli ove mlazove kako se kreću ovim brzinama, ali nikad u rendgenskom svjetlu. To znači da nikada nisu bili sigurni da su se same nakupine materijala kretale brzinom od 99% brzine svjetlosti. Mogli su to prije biti udarni valovi nego nakupine.
Mlaz iz M87* kreće se spiralno oko magnetskog polja, a to je pomoglo da se razjasni brzina mlazova. U promatranjima rendgenskih zraka, tim iza studije vidio je da je značajka s najvećom opaženom brzinom — 6,3 puta brzinom svjetlosti — izblijedjela za više od 70% između 2012. i 2017. Blijeđenje se dogodilo samo na rendgenskim zrakama, a ne u optičkim i UV zrakama, a vjerojatno je uzrokovan gubitkom energije čestica tijekom vremena dok se vrte oko magnetskog polja. Taj se fenomen naziva sinhrotronsko hlađenje. To znači da su astronomi vidjeli rendgenske zrake istih čestica u različito vrijeme, što znači da ono što promatraju ne može biti val, već moraju biti same čestice u mlazu.
“Naš rad daje do sada najjači dokaz da čestice u mlazu M87* zapravo putuju blizu kozmičke granice brzine”, rekao je Snios.
Chandra, EHT i M87*
Podaci Chandra i Event Horizon Telescope lijepo se nadopunjuju kada je u pitanju proučavanje M87*. Kada je EHT snimio prsten horizonta događaja oko crne rupe, bio je to šestodnevni snimak. Ali Chandra studija o mlazu promatra materijal koji je izbačen iz M87* stotinama, pa čak i tisućama godina ranije.
EHT slika je također oko 100 milijuna puta manja od mlaza koji je Chandra snimio.
'Kao da Event Horizon Telescope daje izbliza pogled na raketni bacač', rekao je Paul Nulsen iz CfA, još jedan koautor studije, 'a Chandra nam pokazuje rakete u letu.'
Više:
- Priopćenje za javnost: Poznata crna rupa ima ograničenje kozmičke brzine guranja mlaza
- Znanstveni rad: Detekcija superluminalnog gibanja u rendgenskom mlazu M87
- Svemir danas: Messier 87 – Djevica Supergigantska galaksija
