Astrofysikere undersøkte først hvordan en jet ble født ut av et svart hull

Massive sorte hull i sentrum av galakser overskrider solenes masse milliarder av ganger. Det har lenge vært kjent at noen av disse massive svarte hullene avgir plasma-jetstråler, som flyter med en hastighet nær lysets hastighet. Slike plasmastråler, kalt jetfly, dannes i nærheten av et svart hull og kan gå langt utenfor grensene for deres opprinnelige galakse. I løpet av spørsmålet om hvordan jetfly dannes, har astrofysikere slitt i mange år. I lang tid var det ikke teknisk mulig å se strukturen til disse jetflyene nær nok til deres opprinnelsessted, noe som er nødvendig for direkte sammenligning av informasjon hentet fra observasjoner med teoretiske modeller for jetformasjon. Dataene hentet fra observasjonene fra Radio Astron vil gjøre det mulig å verifisere teoretiske modeller og sette en videre retning for deres utvikling.

Frem til i dag diskuterer forskere de grunnleggende hypotesene om dannelse av plasmautslipp i galakser. Det er to konkurrerende ideer som ble foreslått på begynnelsen av 70-80-tallet av forrige århundre.

Yuri Kovalev Collage viser skjematisk Radioastron-jord-rom-interferometer (signalene fra individuelle teleskoper er kombinert ved bruk av radiobølgeforstyrrelse) til venstre og det rekonstruerte bildet av jetjet i Perseus A-galaksen, avbildet i pseudocolor. Størrelsen på en tredjedel av lysåret vises til høyre med en gul linje.

Den ene er Blanford-Znazek-modellen. I sentrum av galaksen er et supermassivt svart hull med en masse milliarder solmasser. Den roterer, en akkresjonsdisk roterer rundt den. En del av stoffet som faller på den fra skilleplaten, som ikke blir absorbert av et svart hull, blir kastet ut i form av en stråle. Det vil si at det dannes en smal stråle på grunn av dreiemomentet mottatt fra det sentrale supermassive sorte hullet.

I mange år konkurrerte Blanford-Payne-modellen med dette synet. I rammen av denne modellen antas det at dannelse av varme plasmautslipp er mulig gjennom dreiemomentet som føres bort fra tilskuddsskiven. Det vil si at det sorte hullet i seg selv ikke spiller noen nøkkelrolle i dannelsen av jetjet.

Inntil nylig foretrakk astrofysikere involvert i fjerne galakser Blanford-Znayek-modellen: De var tilbøyelige til å tro at jetfly i galakser dannes av et sentralt supermassivt svart hull.

Ved hjelp av RadioAstron-romteleskopet skaffet et internasjonalt team av forskere fra åtte land bilder av en jet som oppstod i nærheten av det sentrale sorte hullet i Perseus A-galaksen med ultrahøy vinkeloppløsning. Astronomer klarte å få et detaljert bilde av jetbasen 10 ganger nærmere svarthullsgrensen enn det som var mulig med bakkebaserte instrumenter. For første gang var det mulig å identifisere nye detaljer om jetformasjonsregionen.

De innhentede dataene er et alvorlig argument til fordel for hypotesen som en jet kan danne med deltakelse av en akkresjonsdisk. Det er mulig at bidraget til denne prosessen fra akkresjonsdisken til og med er det viktigste.

”Vi publiserer det første RadioAstron-kartet for et objekt så nær oss. På grunn av sin nærhet er den realiserte lineære oppløsningen bare 12 lysdager i en avstand på 70 megaparsek, eller 230 millioner lysår! Takket være en så enestående oppløsning av Radio Astron, så vi at jetjet umiddelbart starter bredt og har en sylindrisk form. Det kan være bredt fra begynnelsen av bare hvis akkresjonsdisken spilte en betydelig rolle i dens dannelse. Dette er det første resultatet, som indikerer viktigheten av diskens bidrag, ”kommenterer medforfatter for studien, leder av laboratoriet ved MIPT og LPI, tilsvarende medlem av RAS Yuri Kovalev.

Yuri Kovalev et al., Nature Astronomy Radiobilde av en jet i Perseus A-galaksen oppnådd av Radio Astron.

Tidligere, på grunn av begrensningen av parametrene til bakkebaserte teleskoper, hadde ikke astronomene så høy vinkeloppløsning når de observerte jetfly, slik at de ikke kunne måle jetbredden ved dens base. På grunn av dette var det generelt aksepterte synspunktet at jetfly begynner smalt, og at de derfor danner et sentralt svart hull.

Takket være funksjonene til Radio Astron, fant forfatterne av verket at bredden på strålen helt ved basen er i størrelsesorden tusen Schwarzschild-radier (denne radius bestemmer størrelsen på horisonten til hendelsene i det sorte hullet). Men ifølge fastlagt oppfatning, bør strålens størrelse ved dens base være minst en størrelsesorden mindre.

“Dette kan bety at i det minste den ytre delen av strålen blir skutt ut fra beskyttelsesskiven som omgir det sorte hullet. Resultatet vårt tilbakeviser ennå ikke de gjeldende hypotesene som jetfly blir lansert fra ergosfæren - området med plass ved siden av et roterende svart hull. Men jeg håper det vil gi teoretikere en ide om strukturen til jetflyet nær lanseringsstedet og vil fortelle deg hvordan du kan oppgradere modellene, avslutter Dr. Tuomas Savolainen fra Aalto University i Finland.

For referanse

Som en del av det internasjonale prosjektet RadioAstron ble et romradioteleskop i 2011 lansert i Jordens bane. Hovedelementet på enheten er et 10 meter speil. Ved sjøsetting ble den brettet slik at dimensjonene ikke overskride 3, 5 meter - diameteren til raketten. Da de nådde den beregnede bane, åpnet 27 kronblad og dannet en revolusjon paraboloid 10 meter i størrelse med en nøyaktighet på 1 millimeter. Dette teleskopet ble bygget av Scientific and Production Association. Lavochkin. Den ledende vitenskapelige organisasjonen er Astro Space Center for Physics Institute. Lebedeva RAS, prosjektleder - akademiker ved det russiske vitenskapsakademiet Nikolai Kardashev.

Yuri Kovalev Romteleskopet til RadioAstron-prosjektet forbereder lanseringen.

RadioAstron implementerer en rekordvinkeloppløsning på opptil flere mikrosekunder bue, tilsvarer et radioteleskop med en diameter på 350 000 km - nesten avstanden mellom Jorden og Månen. Opptil 40 av de største radioteleskopene i hele verden jobber med oss. Signaler fra individuelle teleskoper synkronisert ved hjelp av atomklokker, kombinert sammen i et interferometer for å skaffe bilder ved hjelp av spesialisert databehandling, "sier Yuri Kovalev.

Paul Bowen Terrestrial Radio Telescopes Deltar i Radio Astron Observations

Materiale levert av MIPT Press Service

Anbefalt

Slik ser du lyden: vitenskapelige eksperimenter og eksperimenter
2019
Teknikk i kampene om Seier: stormende Berlin
2019
Unikt materiale: gjennomsiktig tre
2019