EHT lokaliserer mørke hjerte i den nærmeste radiogalakse

Et internationalt hold forankret af Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, som er kendt for at tage det første billede af et sort hul i galaksen Messier 87, har nu afbildet hjertet af den nærmeste radiogalakse Centaurus A med hidtil usete detaljer. Astronomerne udpeger placeringen af ​​det centrale supermassive sorte hul og afslører, hvordan et gigantisk jetfly bliver født. Mest bemærkelsesværdigt, kun de ydre kanter af strålerne ser ud til at udsende stråling, som udfordrer vores teoretiske modeller af jetfly. Dette arbejde, ledet af Michael Janssen fra Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn og Radboud University Nijmegen udgives i Natur astronomi den 19. juli.

Ved radiobølgelængder, Centaurus A fremstår som et af de største og lyseste objekter på nattehimlen. Efter at den blev identificeret som en af ​​de første kendte ekstragalaktiske radiokilder i 1949, Centaurus A er blevet undersøgt indgående over hele det elektromagnetiske spektrum af en række radioer, infrarød, optisk, røntgen, og gammastråleobservatorier. I centrum af Centaurus A ligger et sort hul med massen af ​​55 millioner sole, som er lige mellem masserne af det sorte hul Messier 87 (seks en halv milliard sole) og Sgr A* i midten af ​​vores egen galakse (ca. fire millioner sole).

I et nyt blad i Natur astronomi , data fra 2017 EHT-observationerne er blevet analyseret for at afbilde Centaurus A i hidtil usete detaljer. "Dette giver os for første gang mulighed for at se og studere en ekstragalaktisk radiojet på skalaer, der er mindre end den afstand, lyset rejser på en dag. Vi ser helt tæt på og personligt, hvordan en monstrøst gigantisk jetstråle opsendt af et supermassivt sort hul bliver født, " siger astronom Michael Janssen.

Sammenlignet med alle tidligere højopløselige observationer, Jetflyet, der blev opsendt i Centaurus A, afbildes med en ti gange højere frekvens og 16 gange skarpere opløsning. Med EHT'ens opløsningskraft, astronomer forbinder nu kildens store skalaer, som er så store som 16 gange månens vinkeldiameter på himlen, til deres oprindelse nær det sorte hul i et område af blot bredden af ​​et æble på månen, når det projiceres på himlen. Det er en forstørrelsesfaktor på en mia.

Forståelse af jetfly

Supermassive sorte huller, der bor i centrum af galakser som Centaurus A, lever af gas og støv, der tiltrækkes af deres enorme tyngdekraft. Denne proces frigiver enorme mængder energi, og galaksen siges at blive "aktiv". Det meste stof, der ligger tæt på kanten af ​​det sorte hul, falder i. nogle af de omgivende partikler undslipper øjeblikke før indfangning og blæses langt ud i rummet:Jets – et af galaksernes mest mystiske og energiske træk – fødes.

Astronomer har stolet på forskellige modeller af, hvordan stof opfører sig nær det sorte hul for bedre at forstå denne proces. Men de ved stadig ikke præcis, hvordan jetfly opsendes fra dens centrale region, og hvordan de kan strække sig over skalaer, der er større end deres værtsgalakser uden at sprede sig. EHT sigter mod at løse dette mysterium.

Det nye billede viser, at jetflyet, der blev lanceret af Centaurus A, er lysere ved kanterne sammenlignet med midten. Dette fænomen er kendt fra andre jetfly, men er aldrig set så udtalt før. "Vi fandt det udfordrende at forklare med de samme modeller, som vi brugte til M87. Noget andet må ske, som spiralformede magnetfelter, hvilket giver os nye spor om, hvordan de kan "klemme" jetflyene, " siger Sera Markoff, næstformand, EHT Science Council og professor i teoretisk højenergi-astrofysik ved University of Amsterdam.

Fremtidige observationer

Med de nye EHT-observationer af Centaurus A-jetflyet, den sandsynlige placering af det sorte hul er blevet identificeret ved affyringspunktet for jetflyene. Baseret på denne placering, forskerne forudser, at fremtidige observationer ved en endnu kortere bølgelængde og højere opløsning ville være i stand til at fotografere det centrale sorte hul i Centaurus A. Dette vil kræve brug af rumbaserede satellitobservatorier.

"Disse data er fra den samme observationskampagne, som leverede det berømte billede af det sorte hul i M87. De nye resultater viser, at EHT giver en skatkammer af data om det rige udvalg af sorte huller, og der er stadig mere på vej, siger Heino Falcke, EHT bestyrelsesmedlem og professor i Astrofysik ved Radboud Universitet.

Baggrundsinformation

At observere Centaurus A-galaksen med denne hidtil uset skarpe opløsning ved en bølgelængde på 1,3 mm, EHT-samarbejdet brugte meget lang baseline interferometri (VLBI), samme teknik som det berømte billede af det sorte hul i M87 blev lavet med. En alliance af otte teleskoper rundt om i verden gik sammen for at skabe det virtuelle Event Horizon-teleskop i jordstørrelse. EHT-samarbejdet involverer mere end 300 forskere fra Afrika, Asien, Europa, Nord- og Sydamerika.

TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) er et multibølgelængdeprogram til at overvåge relativistiske jetfly i aktive galaktiske kerner i den sydlige himmel. Dette program har overvåget Centaurus A med VLBI ved centimeter-bølgelængder siden midten af ​​2000'erne. TANAMI-arrayet består af ni radioteleskoper placeret på fire kontinenter og observerer ved bølgelængder på 4 cm og 1,3 cm.