Astronaujiena. Detaliausias žvilgsnis į aktyvios galaktikos čiurkšlę

Įvykių horizonto teleskopo komanda, prieš metus pristatę pirmąją juodosios skylės šešėlio nuotrauką, vakar paskelbė dar vieną panašaus detalumo darbą. Šįkart į jų akiratį papuolė aktyvi galaktika – blazaras 3C 279. Šis tyrimas yra tiksliausias žvilgsnis į čiurkšlės struktūrą prie pat juodosios skylės, nuo kurios ji lekia tolyn.

Galaktikos 3C 279 branduolys. Dailininko vizualizacija. Šaltinis: ESO/M. Kornmesser

Supermasyvios juodosios skylės egzistuoja visų galaktikų centruose. Paukščių Take yra Šaulio A*, kurios šešėlio nuotraukos vis dar laukiame. Galaktikos M87 centrinis objektas vadinamas M87*; jo nuotrauka paskelbta pernai. M87 yra palyginus netoli mūsų, todėl jos juodoji skylė dangaus skliaute užima beveik tokį patį plotą, kaip ir Šaulio A* – 20 kampinių mikrosekundžių, arba maždaug tiek, kiek apelsinas, padėtas Mėnulio paviršiuje. Įvykių horizonto teleskopas (Event Horizon Telescope, EHT), keliolika radijo teleskopų visame pasaulyje jungianti sistema, tokią raišką pasiekia. Galaktika 3C 279 yra daug toliau – jos šviesa iki mūsų keliauja penkis milijardus metų. Tokiu atstumu esančiam objektui 20 kampinių mikrosekundžių atitinka 0,04 parseko, arba 1700 kartų daugiau, nei ten esančios centrinės juodosios skylės įvykių horizonto spindulys.

Akivaizdu, kad į šios juodosios skylės šešėlį, telpantį į vos kelis įvykių horizonto spindulius, pažiūrėti nepavyks. Bet ten dedasi kitokie labai įdomūs dalykai. 3C 279 yra blazaras: tai reiškia, kad iš juodosios skylės prieigų veržiasi čiurkšlė, nukreipta beveik tiksliai į mus. Blazaras yra vienas iš aktyvių galaktikų tipų; tokiose galaktikose į centrinę juodąją skylę sparčiai krenta dujos, o jų spinduliuotė, judėjimas bei magnetinis laukas sukuria įvairių įdomių reiškinių. Čiurkšlės – vienas iš jų. Apie čiurkšlių egzistavimą žinome apie pusšimtį metų, bet iki šiol nėra visiškai aišku, kaip jos susidaro. Neabejojama, kad jų formavimuisi labai svarbus magnetinis laukas, kurio linijos aplink juodąją skylę susisuka į siaurą tunelį; būtent juo medžiaga gali pabėgti ir įgreitėti beveik iki šviesos greičio. Tačiau iš kur ateina energija, įgreitinanti čiurkšlę – iš juodosios skylės sukimosi ar iš dujų disko aplink ją? O čiurkšlė paleidžiama nuo juodosios skylės sukimosi ašies ar statmenai akrecinio disko plokštumai? Ar čiurkšlė lekia tiesiai, kol atsimuša į kokį tankų medžiagos debesį, ar greitai išlinksta? Atsakymai į šiuos klausimus slypi čiurkšlės paleidimo regione – visai šalia juodosios skylės.

EHT stebėjimai, atlikti dar 2017 metų balandį, yra detaliausias žvilgsnis į aktyvios galaktikos čiurkšlę. Jų apdorojimas ir analizė užtruko keletą metų – tyrėjai labai stengėsi išvengti klaidingų interpretacijų, todėl visus duomenis paraleliai analizavo kelios nepriklausomos grupės, naudodamos šiek tiek skirtingus metodus. Gautas išvadas paremia visų grupių rezultatai, taigi jos nėra analizės metodo ar programinės įrangos sukurtas artefaktas.

Pagrindinis atradimas – čiurkšlė mažiausiais išskiriamais masteliais nėra tiesi, o užsilenkusi. Panašu, kad čiurkšlė išmetama viena kryptimi, bet labai greitai pasisuka ir ima skrieti į mus. Išsilenkimo forma reikšmingai pakito net ir per keturias dienas trukusius stebėjimus – tai leidžia spręsti, jog pati vidinė čiurkšlės dalis susijusi su juodąją skylę supančiu disku. Tik disko plokštuma gali keistis taip greitai, juodosios skylės sukimosi krypčiai pakisti reikia daug daugiau laiko.

3C 279 čiurkšlės struktūra arti juodosios skylės. Pagrindinis vaizdas – ryškiausias pačios centrinės dalies atvaizdas, kiti du rodo truputį didesnes apylinkes. Vientisas čiurkšlės vaizdas, matomas didesniais masteliais, priartinus suskyla į du nelygiagrečius. 50 kampinių mikrosekundžių tokiu atstumu atitinka maždaug 0,1 parseko. Šaltinis: Kim et al. (2020), Astronomy & Astrophysics

Taip pat per šešias stebėjimų dienas pastebėta, kad viena čiurkšlės dalis patebimai pajudėjo. Vertinant tiesmukai – paėmus padėties pokytį dangaus skliaute ir padalinus iš laiko – gaunamas greitis, keliolika kartų viršijantis šviesos greitį. Tokia optinė apgaulė įvyksta, kai medžiaga juda beveik tiesiai į mus greičiu, artimu šviesos greičiui. Tada medžiaga nedaug atsilieka nuo išspinduliuotos šviesos, todėl šviesos frontas mus pasiekia labai suspaustas ir atrodo, tarsi medžiaga judėtų daug greičiau, nei iš tiesų. Ir visgi toks greitas medžiagos judėjimas – įvertintas greitis yra maždaug 99,5% šviesos greičio – negali būti visos čiurkšlės judėjimas tolyn nuo juodosios skylės. Tyrėjai teigia, kad jie turbūt pamatė ryškesnį medžiagos sutankėjimą arba karštesnės smūgiuotos medžiagos darinį, judantį čiurkšlėje.

Artimiausiu metu EHT ketinama išplėsti, prijungiant daugiau teleskopų; svarstomi netgi kosminio teleskopo įtraukimo planai. Tai leis dar labiau padidinti raišką ir pagerinti gaunamus vaizdus bei padės atskleisti dar daugiau įdomių detalių apie ekstremalius reiškinius prie juodųjų skylių.

Tyrimo rezultatai pristatomi straipsnyje, kuris publikuotas Astronomy & Astrophysics. Laisvai prieinama versija – čia. Rengdamas tekstą, rėmiausi pranešimais iš Max Planck radioastronomijos instituto bei Phys.org.

Laiqualasse

3 comments

  1. Įdomu čia: „iš juodosios skylės prieigų veržiasi čiurkšlė, nukreipta beveik tiksliai į mus“, dar įdomiau tas tunelis – o kiek jis gali išsigimt į kirmgraužą?.. Šiaip gi – pats juodosios skylės apibrėžimas NEIGIA bet kokią spinduliuotę iš jos; taip, čia kalbama apie aplinkos ‘stresą’. BET – mums jau yra primesta Juodosios skylės Higso spinduliuotė, BET – AR ta spinduliuotė ne išimtinis atvejis?.. kodėl Kosmose toks Juodųjų skylių trūkumas? O juk tipiniu atveju Juodoji skylė turi būt uždaras objektas, NET ir savo gravitaciją savy laikantis. Na – it stabilus atomas; tai ką mes dabar stebim tėra ‘radioaktyvūs atomai’ (sutinku, palyginimas nevykęs, nes radioaktyvūs atomai aktyviai spinduliuoja, ne taip kaip Juodosios skylės… jei tik pamirštume Higso spinduliuotę). Bet jei paieškotume daugiau analogijų?.. :s

    1. Kažką labai painiojate (ne pirmą kartą, bet ką padarysi…):

      – Kalbama apie čiurkšlės išsiveržimą iš juodosios skylės prieigų, t.y. kelių Švarcšildo spindulių nuotolio, kur yra akrecinis diskas/srautas. Apie jokį dalykų pabėgimą iš juodosios skylės vidaus (iš už įvykių horizonto) niekas nekalba.
      – Spinduliuotė iš juodosios skylės ir neturėtų sklisti, išskyrus Hawkingo (ne Higso ;) ), kuri irgi susidaro ne juodosios skylės viduje, bet ties įvykių horizontu, tačiau išneša energiją iš horizonto, taigi ir iš juodosios skylės.
      – Nesuprantu, apie kokį „juodųjų skylių trūkumą“ kalbate? Jas, bent jau žvaigždines, aptikti labai sudėtinga, todėl didžiosios dalies ir nežinome. Skaičiuojama, kad Paukščių Take jų turėtų būti apie šimtą milijonų (maždaug 1% žvaigždžių virsta juodosiomis skylėmis), žinoma kelios dešimtys. Bet tai nereiškia, kad kitų nėra.
      – Gravitacijos „uždaryti“ neįmanoma, nes tai nėra spinduliuotė ar analogiškas reiškinys, o erdvės iškreiptumas dėl masės egzistavimo. Yra masė – yra ir gravitacija, nesvarbu, kiek ta masė kompaktiška.

      1. Pastebėjimas dėl Hawkingo – ačiū (deja, tai jau mano trūkumai; džiugu kad vis tik sugebam susikalbėt; kaip su prielaida kad Hawkingo spinduliuotė vyksta TIK iš nepabaigusių susiformuot BH?..). Dėl tų prieigų – galima sutikt (nors – o kas tai matė?), tik ir vėl – o ką mes žinom apie kvantinį susiejimą? (kas ten siekia kvantinę teoriją su reliatyvumo teorija?). Dėl tų BH deficito – dėl tos iškeltos problemos kad Kosmose žinomos TIK žvaigždinės ir supermasyvios BH, kad po BB jų turėjo būt ir vidutinių… gal. O dėl gravitacijos – dar įdomiau: JEI yra gravitacinės bangos, JEI jos plinta ir NEŠA energiją, tai KODĖL jų BH negali savy įkalinti?.. (šiaip – išties įdomu būtų; masė be gravitacijos… o kodėl gi ir ne? :s)

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *