Teleskop større end Jorden producerer billede af sorte huls jetformation i kernen af ​​en radiogalakse

Et internationalt team af forskere har afbilledet nydannende plasmastråler fra et massivt sort hul med hidtil uset nøjagtighed. Radiobilleder lavet med en kombination af teleskoper i rummet og på jorden løste jetstrukturen et par hundrede sorte hulradier, eller 12 lysdage fra dets oprindelsespunkt.

Sorte huller, der vejer så meget som flere milliarder gange solens masse, findes i centrene af alle massive galakser. Nogle af disse massive sorte huller udsender spektakulære stråler sammensat af plasmastrømme tæt på lysets hastighed, og som kan strække sig langt ud over deres værtsgalakses grænser. Hvordan disse jetfly dannes i første omgang er et mangeårigt mysterium. En af de største vanskeligheder ved at studere dem har været astronomers manglende evne til at afbilde strukturen af ​​de jetfly drevet af det sorte hul tæt nok på deres oprindelsespunkt, så direkte sammenligning med teoretiske og beregningsmæssige modeller for jetdannelse ville være mulig.

Et internationalt hold af forskere fra otte forskellige lande har nu lavet billeder med ultrahøj vinkelopløsning af sorthulsstrålen i midten af ​​den gigantiske galakse NGC 1275, også kendt som radiokilden Perseus A, eller 3C 84. De var i stand til at opløse jetstrukturen 10 gange tættere på det sorte hul i NGC 1275 end tidligere muligt ved hjælp af jordbaserede instrumenter. Billedet afslører hidtil usete detaljer om jetdannelsesområdet.

"Resultatet var overraskende. Det viste sig, at den observerede bredde af strålen var betydeligt bredere, end hvad der var forventet i de nuværende foretrukne modeller, hvor strålen affyres fra det sorte huls ergosfære - et rumområde lige ved siden af ​​et snurrende sort hul hvor selve rummet trækkes til en cirkulerende bevægelse rundt om hullet, "forklarer professor Gabriele Giovannini fra det italienske nationale institut for astrofysik, hovedforfatteren af ​​papiret udgivet i Natur Astronomi denne uge.

"Dette kan betyde, at i det mindste den ydre del af strålen affyres fra tilvækstskiven, der omgiver det sorte hul. Vores resultat forfalsker endnu ikke de nuværende modeller, hvor jetflyene affyres fra ergosfæren, men det giver forhåbentlig teoretikerne indsigt i jetstrukturen tæt på opsendelsesstedet og fingerpeg om, hvordan modellerne udvikles, " tilføjer Dr. Tuomas Savolainen fra Aalto Universitet i Finland, lederen af ​​programmet, der producerede billederne

Et andet resultat fra undersøgelsen er, at jetstrukturen i NGC 1275 adskiller sig væsentligt fra jetstrålen i den nærliggende galakse Messier 87, som er den eneste anden jet, hvis struktur er blevet afbildet lige tæt på det sorte hul. Forskere tror, ​​at dette skyldes forskellen i alderen på disse to jetfly. "Jetflyet i NGC 1275 genstartede for lidt over et årti siden, og er i øjeblikket stadig ved at blive dannet, hvilket giver en enestående mulighed for at følge den meget tidlige vækst af en sorthuls-jet. Det vil være meget vigtigt at fortsætte disse observationer, " siger professor Masanori Nakamura fra Academia Sinica i Taiwan.

"Denne undersøgelse af det inderste område af NGC 1275 fortsætter vores undersøgelser af aktive galaktiske kerner med den højest mulige opløsning. Med en afstand på kun 70 Megaparsec eller 230 millioner lysår til den galakse er vi i stand til at undersøge jetstrukturen med en hidtil uset nøjagtighed. af kun et par hundrede sorte hul-radier eller 12 lysdage, " konkluderer professor Anton Zensus, direktør ved Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland og leder af dets VLBI -forskningsafdeling, medforfatter til avisen.

Den betydelige forbedring af skarpheden af ​​jetbillederne blev muliggjort af Earth-to-Space Interferometer RadioAstron, som består af et 10 meter kredsende radioteleskop og en samling på omkring to dusin af verdens største jordbaserede radioteleskoper. Når signalerne fra individuelle teleskoper kombineres ved hjælp af interferens fra radiobølger, denne række af teleskoper har en vinkelopløsning svarende til et radioteleskop på 350, 000 kilometer i diameter - næsten afstanden mellem jorden og månen. Dette gør RadioAstron til det højeste vinkelopløsningsinstrument i astronomiens historie. RadioAstron-projektet ledes af Astro Space Center fra Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences og Lavochkin Scientific and Production Association under en kontrakt med State Space Corporation ROSCOSMOS, i samarbejde med partnerorganisationer i Rusland og andre lande.

"RadioAstron-missionen er virkelig glad for, at den unikke kombination af det russisk-fremstillede rumradioteleskop og den enorme internationale jordbund af de største radioteleskoper har gjort det muligt for forskere at studere dette unge relativistiske jetfly i umiddelbar nærhed af det supermassive sorte hul, " siger professor Yuri Kovalev fra Lebedev Institute i Moskva, leder af laboratoriet for grundlæggende og anvendt forskning i universets relativistiske objekter ved MIPT, RadioAstron Project Scientist.

Papiret, "En bred og kollimeret radiojet i 3C84 på skalaen af ​​et par hundrede gravitationsradier, " er blevet offentliggjort i Natur Astronomi .