Tähtitieteilijät ovat löytäneet gammasäteet, jotka virtaavat supermassiivisen mustan aukon läheisyydestä galaksin M87 sydämessä. Namibiassa sijaitseva erityinen instrumentti nimeltä H.E.S.S. voi tunnistaa, kun nämä säteet lyövät ilmakehäämme, ja jäljittää lähteen. Astronomit ovat todenneet, että alue, joka ei ole paljon suurempi kuin aurinkokuntamme mustan aukon ympärillä, on vastuussa tästä gammasäteiden vuotamisesta; musta aukko toimii kuin kosminen hiukkaskiihdytin.
Kansainvälinen astrofysiikaryhmä H.E.S.S. Yhteistyö on ilmoittanut löytävänsä lyhytaikaisen vaihtelevuuden erittäin korkeaenergisten (VHE) gammasäteiden virtauksissa radiogalaksista M 87. Namibiassa yhteistyö on rakentanut ja käyttänyt Cherenkov-kaukoputkiksena tunnettua ilmaisujärjestelmää, joka sallii näiden gammasäteiden havaitsemisen maanpinnasta (katso huomautukset). Osoittamalla tätä järjestelmää läheiselle galaksille, M 87, joukkue on havainnut VHE-gammasäteet neljän viime vuoden aikana. Todellinen yllätys on kuitenkin se, että päästöjen intensiteetin voidaan nähdä muuttuvan voimakkaasti muutamassa päivässä ajoittain.
Jättiläinen radiogalaksi M 87
Tämä galaksi, joka sijaitsee 50 miljoonan valovuoden päässä Neitsyt-tähdistössä, pitää sisällään 3 000 miljoonan aurinkomassan supermassiivisen mustan aukon, josta hiukkas- ja magneettikentät tulevat ulos. Toisin kuin aikaisemmin havaittujen VHE-gammasäteiden lähteiden galagaktisten lähteiden - tunnetaan nimellä Blazars - kohdalla, M 87: n suihku ei osoita maata kohti, vaan se nähdään noin 30 ° kulmassa. Blazarsissa gammasäteiden uskotaan emittoivan suihkussa, ne kollimoituvat suihkun suunnassa ja lisäävät niiden energiaa ja voimakkuutta suihkumahiukkasten relativistisella liikkeellä. Siksi M 87 edustaa uuden tyyppistä ekstragalaktista gammasäteilylähdettä.
Ensimmäinen merkki VHE-gammasäteilystä M 87: stä nähtiin vuonna 1998 HEGRA Cherenkov-teleskoopeilla (yksi H.E.S.S.: n edeltäjäkokeista). Kanssa H.E.S.S. tulokset nämä indikaatiot on nyt vahvistettu luottavammin. M 87: n VHE-gammasäteiden virta on melko heikko; mitään toista radiogalaksia ei ollut toistaiseksi nähty VHE-gammasäteissä, luultavasti siksi, että suurin osa on kauempana kuin suhteellisen lähellä oleva M 87.
Mitä lyhyt aika-asteikon variaatio kertoo
Vaihtelevuuden aika-asteikko on indikaattori päästöalueen enimmäiskokolle. Koska gammasäteet emissioalueen takapäästä kulkevat pidempään, kunnes ne saavuttavat meille, variaatioaika-asteikot eivät voi olla paljon lyhyempiä kuin gammasäteet, jotka vaaditaan emissioalueen ylittämiseen. Tällaisia variaatiomittauksia käytetään usein rajoittamaan päästökohdan kokoa etäisissä kohteissa, usein suuremmalla tarkkuudella kuin mittaamalla kohteen koko taivaan kulmanpidennyksen perusteella. H.E.S.S.: n näkemys muutaman päivän vaihteluajaskaalasta M87: ssä on erittäin lyhyt, lyhyempi kuin millään muulla aallonpituudella havaittu. Tämä kertoo meille, että VHE-gammasäteitä tuottavan alueen koko on melkein aurinkokunnan järjestelmämme koko (1013 m, vain noin 0,000001% koko radiogalaktin M 87 koosta). "Tämä ei ole paljon suurempi kuin M 87: n keskellä olevan super-massiivisen mustan aukon tapahtumahorisontti", sanoo H.E.S.S. Matthias Beilicke. Hampurin yliopistossa työskentelevä tiedemies.
Tämä havainto tekee M 87: n keskeisen mustan aukon välittömästä läheisyydestä todennäköisimmän paikan VHE-gammasäteiden tuottamiseksi; muilla M 87: n suuttimien rakenteilla on taipumus olla suurempia vaakoja. Tuotantoprosessien fysiikka on vielä määrittelemätön, ja täysin uusiin mekanismeihin voidaan vedota mustan aukon läheisyyden takia, jonka tämä H.E.S.S. joukkue on osoittanut. On todennäköistä, että kyse on erilaisesta tuotantomekanismista kuin Blazarsilla, joiden suihkut osoittavat meitä kohti. Tällä mustan aukon lähellä olevalla alueella mustasta aukosta lisääntyvä aine luo myös relativistisen plasmasuihkun - prosessin, jota ei yleensä vielä ymmärretä täysin. Se, että gammasäteet voivat paeta tältä väkivaltaiselta alueelta, voi vaikuttaa yllättävältä, mutta on mahdollista, koska M 87: n musta reikä kerää aineen suhteellisen alhaisella nopeudella verrattuna muihin mustiin reikiin. Ei voida myöskään sulkea pois sitä mahdollisuutta, että muissa galaktisten lähteiden tapaiset relativistiset vaikutukset vaikuttavat jollakin tasolla, mutta koska suihku ei osoita meitä kohti, suuret relativistiset vaikutukset ovat epätodennäköisiä.
H.E.S.S. johtaa
Tämän ja edeltäneiden löytöjen kanssa, jotka koskevat galaktisia lähteitä, H.E.S.S. on tietä näiden prosessien ymmärtämisessä, jotka liittyvät näiden poikkeuksellisen energisten fotonien tuottamiseen. Radiogalaksi M 87 on erinomainen laboratorio näiden galaksien ytimen tutkimiseen. Niiden supermassiiviset mustat aukot toimivat moottorina kiihdyttämään hiukkasia erittäin suuriin energioihin, jolloin VHE-gammasäteet välittyvät prosessissa. Tätä kohdetta voidaan tutkia ja verrata lukuisimpiin, mutta kauempiin Blazaareihin, joissa suihku peittää näkemyksemme keskuslähteestä. M 87: n osalta me nyt tiedämme, että meillä on selkeä käsitys keskusmoottorista H.E.S.S.: n kanssa, mikä johtaa parempaan ymmärtämiseen kaikista galaktisen VHE-gammasäteilylähteistä.
Alkuperäinen lähde: Max Planck Society -lehdistötiedote
