Za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT) astronomowie wyśledzili długą na 3000 lat świetlnych kosmiczną lampę lutowniczą aż do jej źródła, supermasywnej czarnej dziury M87*, która wyróżnia się jako pierwsza czarna dziura sfotografowana przez ludzkość. Przełom może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, co tworzy te potężne strumienie naładowanych cząstek, które poruszają się z prędkościami bliskimi prędkości światła.
M87* znajduje się w sercu galaktyki Messier 87 (M87), znajdującej się około 55 milionów lat świetlnych od Ziemi. Historyczny obraz tego supermasywna czarna dziuraktórego masa odpowiada masie 6,5 miliarda słońc, został uchwycony przez EHT w 2017 r. i został udostępniony publicznie w kwietniu 2019 r.
Aby lepiej zrozumieć dżet tej supermasywnej czarnej dziury, astronomowie sięgnęli po obserwacje M87* wykonane przez EHT w 2021 roku przy użyciu techniki zwanej interferometrią bardzo długiej linii bazowej (VLBI). Technika ta może w małych skalach ujawniać struktury wokół supermasywnych czarnych dziur, takie jak świecący złoty pierścień supergorącej materii, który dominuje na zdjęciu M87* z 2019 r., która w rzeczywistości jest „cieniem” tej czarnej dziury. Korzystając z nowszych obserwacji, zespołowi w końcu udało się połączyć świecący pierścień materii wokół M87* z podstawą dżetu wybuchającego z tej supermasywnej czarnej dziury, dając prawdopodobny punkt początkowy tego dżetu.
„To badanie stanowi wczesny krok w kierunku połączenia teoretycznych pomysłów na temat wystrzeliwania dżetów z bezpośrednimi obserwacjami” – powiedział w oświadczeniu lider zespołu Saurabh z Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka (MPIfR). „Identyfikacja, skąd może pochodzić dżet i jak łączy się z cieniem czarnej dziury, stanowi kluczowy element układanki i wskazuje na lepsze zrozumienie działania centralnego silnika”.
Wykonując modelowanie supermasywnej czarnej dziury, Saurabh odkrył, że emisje radiowe, których nie było w obserwacjach EHT M87* przeprowadzonych w latach 2017–2019, ale które występowały w obserwacjach w 2021 r., prawdopodobnie pochodziły ze zwartego obszaru położonego mniej niż jedną dziesiątą części rok świetlny z dala od czarnej dziury. Region ten jest powiązany z podstawą dżetu M87* i odpowiada południowemu ramieniu innego dżetu widzianego w falach radiowych.
„Przez wiele lat obserwowaliśmy wewnętrzną część dżetu M87 za pomocą globalnych eksperymentów VLBI ze stale rosnącą rozdzielczością i w końcu udało nam się rozróżnić cień czarnej dziury w 2019 roku” – powiedział członek zespołu Hendrik Müller z Narodowego Obserwatorium Radioastronomicznego (NRAO). „To niesamowite, że stopniowo zmierzamy w kierunku połączenia tych przełomowych obserwacji na wielu częstotliwościach i uzupełnienia obrazu obszaru startu odrzutowca”.
Zespół będzie teraz dążył do przeprowadzenia większej liczby obserwacji M87*, aby lepiej zrozumieć strukturę dżetu i zobrazować jego najdrobniejsze szczegóły. Może to prowadzić do lepszego zrozumienia, w jaki sposób supermasywne czarne dziury kształtują otaczające je środowisko.
Przyszłość rysuje się w jasnych barwach dla obrazów czarnych dziur.
Wyniki zespołu opublikowano w środę (28 stycznia) w czasopiśmie Astronomia i astrofizyka.
