Międzynarodowy zespół astronomów po raz pierwszy zaobserwował równocześnie cień czarnej dziury i wyrzucany przez nią potężny strumień cząstek. To powinno pomóc w odpowiedzi na pytania o naturę gwałtownych zjawisk zachodzących w pobliżu tych, wciąż bardzo tajemniczych, obiektów. Obserwacje otoczenia czarnej dziury w centrum galaktyki Messier 87 (M87) prowadzono w 2018 roku m.in. z pomocą radioteleskopów sieci Global Millimetre VLBI Array (GMVA), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Greenland Telescope (GLT). Ich wyniki publikuje w najnowszym numerze czasopismo "Nature".
Większość galaktyk ma w swym centrum masywne czarne dziury. Te tajemnicze obiekty słyną głównie z intensywnego pochłaniania otaczającej je materii ale potrafią też emitować potężne strumienie cząstek siegające poza granice macierzystych galaktyk. Zrozumienie mechanizmu, który za tym stoi było od dawna istotnym problemem astronomów. "Wiemy, że te dżety materii są emitowane z regionów otaczających czarne dziury, ale wciąż nie do końca rozumiemy, jak dokładnie się to odbywa" - mówi współautor najnowszej pracy, Ru-Sen Lu z Shanghai Astronomical Observatory w Chinach. Dlatego tak istotne są obserwacje miejsc powstawania tych strumieni na tyle blisko czarnych dziur, na ile to tylko możliwe.
Opublikowany dziś obraz opowiada na tę potrzebę pokazując jak podstawa dżetu łączy się z dyskiem materii wirującej wokół supermasywnej czarnej dziury. Obiektem obserwacji jest galaktyka M87, oddalona od nas o 55 milionów lat świetlnych, w której centrum kryje się czarna dziura 6,5 miliarda razy bardziej masywna od Słońca. Poprzednie obserwacje pokazywały rejon bliski czarnej dziurze i strumień materii osobno, tym razem po raz pierwszy cień czarnej dziury i dżet widać równocześnie.
Obraz otrzymano dzięki współpracy radioteleskopów systemów GMVA, ALMA oraz GLT, tworzących sieć i pracujących razem jako wirtualny radioteleskop o rozmiarach Ziemi. To właśnie rozmiary tej sieci pozwoliły obserwować szczegóły otoczenia czarnej dziury M87. Widać tam zarówno to, co astronomowie określają jako cień czarnej dziury, jak i emitowany strumień materii. Materia, poruszająca się wokół czarnej dziury rozgrzewa się i emituje światło, czarna dziura częsciowo je pochłania, częściowo zakrzywia, pozostawiając nam do obserwacji rodzaj świetlistego pierścienia. Ciemny obszar w centrum jest właśnie cieniem czarnej dziury. Widać też strumień materii emitowany z rejonu samego pierścienia.
Pierwsze, opublikowane w 2019 roku zdjęcie cienia czarnej dziury M87, otrzymano dzięki projektowi EHT (Teleskop Horyzontu Zdarzeń) - wykorzystującemu sieć radioteleskopów prowadzących obserwacje na długości fali 1,33 mm. Opublikowane dziś zdjęcie to owoc obserwacji prowadzonych w zakresie nieco dłuższych fal 3,5 mm. Rozmiar pierścienia przy obserwacji siecią GMVA jest o mniej więcej połowę większy, niż w przypadku EHT. "By zrozumieć fizyczne podstawy tego efektu przeprowadziliśmy szereg symulacji komputerowych" - tłumaczy Keiichi Asada z Academia Sinica na Tajwanie. Wygląda na to, że teraz widzimy więcej materiału, który spada w kierunku czarnej dziury, niż mozna było zobaczyć z pomocą EHT.
Na podstawie materiałów prasowych ESO.
