Event Horizon-teleskopet upptäcker jetstrålar som bryter ut från ett närliggande supermassivt svart hål

Astronomer har observerat ett supermassivt svart hål i jordens kosmiska bakgård som skjuter ut materialstrålar med nästan ljusets hastighet. Dessa utflöden berättar historien om en kamp om dominans mellan magnetism och gravitation.

Upptäckten kan hjälpa forskare att bättre förstå hur svarta hål livnär sig på materia och avger kraftfulla jetstrålar som når långt bortom deras modergalaxer.

Teamet av astronomer använde Event Horizon Telescope (EHT) för att observera hjärtat av radiogalaxen 3C 84, även känd som Perseus A, en region som drivs av ett supermassivt svart hål. EHT, en global samling av sammankopplade radiorätter, producerade de första bilderna av ett svart hål som någonsin setts av mänskligheten.

Perseus A, en kraftfull källa för radiovågor, motsvarar mitten av den aktiva galaxen NGC 1275, i sig den centrala galaxen i Perseus superkluster, som ligger 230 miljoner ljusår från jorden. Det låter som ett stort avstånd, men det gör det nyligen observerade objektet till ett av de supermassiva svarta hålen närmast vår planet.

Relaterad: Vampyrsvarta hålet är en “kosmisk partikelaccelerator” som kan lösa ett långvarigt mysterium inom astronomi

“Radiogalaxen 3C 84 är särskilt intressant på grund av de utmaningar den ger när det gäller att detektera och noggrant mäta polariseringen av ljus nära dess svarta hål”, säger studieteammedlem Jae-Young Kim, docent i astrofysik vid Kyungpook National University i Sydkorea . sa i ett uttalande. “EHT:s extraordinära förmåga att penetrera den täta interstellära gasen representerar ett banbrytande framsteg i den exakta observationen av svarta håls miljöer.”

Magnetism vs Gravity: Vilken kraft vinner?

De nya observationerna från Perseus A är inte första gången som EHT har undersökt den starka magnetismen eller gravitationen hos ett supermassivt svart hål, två av universums fyra grundläggande krafter.

Efter att teleskopet först avbildade det supermassiva svarta hålet i hjärtat av Messier 87 (M87)-galaxen, avbildade det också polariseringen av ljus runt detta svarta hål, som är så massivt som 6,5 miljarder solar.

Detta arbete avslöjade detaljer om de polariserande magnetfälten runt M87:s centrala svarta hål. Och i den nya forskningen observerade EHT polarisering runt Perseus A svarta hål, vilket indikerar ett välordnat magnetfält i dess omedelbara omgivning.

Dessa magnetfält visar sin kraft genom att övervinna den enorma gravitationen i radiogalaxen 3C 84:s svarta hål, vars massa beräknas vara 40 miljoner gånger solens, för att skjuta ut jetstrålar i höga hastigheter.

Konstnärlig illustration av ett supermassivt svart hål som avger en stråle av energiska partiklar.  Sådana svarta hål är också starka utsändare av röntgenljus, som verkar reflekteras från gas och damm i den omgivande ackretionsskivan.

Konstnärlig illustration av ett supermassivt svart hål som avger en stråle av energiska partiklar. Sådana svarta hål är också starka utsändare av röntgenljus, som verkar reflekteras från gas och damm i den omgivande ackretionsskivan.

“Förutom att ge de första bilderna av svarta hål är EHT idealisk för att observera astrofysiska plasmastrålar och deras interaktion med starka magnetfält”, säger teamledaren Georgios Filippos Paraschos från Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) i Tyskland. “Våra nya rön ger nya bevis för att ett ordnat magnetfält sträcker sig genom den uppvärmda gasen som omger det svarta hålet.”

När materia faller på det svarta hålet, bildar den en “ackretionskiva” runt det mycket magnetiserade föremålet. När denna skiva roterar, vrider sig magnetfältslinjerna i den och blir hårt lindade, vilket förhindrar att magnetisk energi frigörs effektivt.

EHT-observationerna av det snabbt roterande supermassiva svarta hålet Perseus A och dess omgivande “magnetiskt stoppade skiva” tyder på att hastigheten med vilken ett svart hål roterar kan vara relaterat till dess förmåga att skjuta ut jetstrålar.

Detta innebär att även om dessa jetstrålar representerar magnetismens seger över gravitationen, kan de få hjälp i form av “extern störning” från vinkelmomentum. En djupare studie och tillämpning av Einsteins 1915 års gravitationsteori och allmänna relativitetsteori kan hjälpa till att avgöra om så är fallet.

“Varför är svarta hål så bra på att skapa kraftfulla jetstrålar? Det här är en av de mest fascinerande frågorna inom astrofysik, säger MPIfR-forskaren Maciek Wielgus. “Vi antar att generella relativistiska effekter som inträffar precis ovanför det svarta hålets händelsehorisont kan vara nyckeln till att besvara denna fråga. Sådana högupplösta observationer banar äntligen vägen för observationsverifiering.”

Relaterad: Event Horizon Telescope: En komplett guide

Liknande inlägg:

– Galaxy M87:s gigantiska svarta hål skjuter jetstrålar med nästan ljusets hastighet

– Hur Event Horizon-teleskopet söker efter svarta håls silhuetter

– Det första svarta hålet som någonsin avbildats av människor har vridna magnetfält och forskare är upphetsade

EHT kunde utföra sina detaljerade observationer av detta svarta hål och dess jetstrålar med en teknik som kallas mycket-lång-baslinjeinterferometri (VLBI), som gör att den kan skapa en bild genom att slå samman signaler från många teleskopiska observationer av samma objekt. EHT består av en serie individuella teleskop runt om i världen som tillsammans bildar ett enda instrument i jordstorlek.

“Vi är mycket nöjda eftersom dessa resultat är ett viktigt steg mot att förstå galaxer som 3C 84”, säger Anton Zensus, chef för MPIfR och chef för forskningsavdelningen Radio Astronomy/VLBI. “Tillsammans med våra internationella partners strävar vi efter att förbättra kapaciteten hos Event Horizon-teleskopet för att ge ännu mer detaljerade insikter om jetbildning runt svarta hål.”

Teamets forskning publicerades online torsdag (1 februari) i tidskriften Astronomy and Astrophysics.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *