Gökbilimciler, blazar 3C 279’daki süper kütleli bir kara delikten gelen plazma jetinin benzeri görülmemiş görüntülerini elde ederek, mevcut teorilere meydan okuyan karmaşık desenleri ortaya çıkardı. Gelişmiş radyo teleskop ağlarını kullanan bu uluslararası çaba, jetin kaynağının yakınında sarmal filamanlar keşfetti; bu da manyetik alanların bu tür jetleri şekillendirmedeki potansiyel rolünü gösteriyor. (Sanatçının konsepti.)
Dünya’dan daha büyük bir teleskop, Evrende bir plazma ipi buldu.
Gökbilimciler, Dünya’daki ve uzaydaki bir radyo teleskop ağını kullanarak bir jet jetinin şimdiye kadarki en ayrıntılı görüntüsünü yakaladılar. plazma süper kütleli bir silahtan ateş etmek Kara delik uzak bir galaksinin kalbinde.
3C 279 adı verilen uzak bir blazarın kalbinden gelen jet, neredeyse ışık hızında hareket ediyor ve kaynağının yakınında karmaşık, bükülmüş desenler gösteriyor. Bu modeller, bu jetlerin zaman içinde nasıl oluştuğunu ve değiştiğini açıklamak için 40 yıldır kullanılan standart teoriye meydan okuyor.
Gözlemlere büyük bir katkı Almanya’nın Bonn kentindeki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü tarafından mümkün kılındı; burada tüm katılımcı teleskoplardan gelen veriler yaklaşık 100.000 kilometre etkin çapa sahip sanal bir teleskop oluşturmak üzere birleştirildi.
Bulguları yakın zamanda yayınlandı Doğa Astronomi.
Şekil 1: Blazar 3C 279’daki dolaşmış filamentler. Bu kaynaktaki göreceli jetin RadioAstron programı tarafından gözlemlenen yüksek çözünürlüklü görüntüsü. Görüntü, jetin içinde, bir sarmal şekli oluşturan parsek ölçekli birkaç filamentten oluşan karmaşık bir yapıyı ortaya koyuyor. Dizi, aralarında 100 metrelik Effelsberg Radyo Teleskobu’nun da bulunduğu, dünya genelindeki ve Dünya yörüngesindeki radyo teleskoplarından alınan verileri içeriyor. Veriler, Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nün bağdaştırıcı merkezinde sonradan işlendi. Katkıda bulunanlar: NASA/DOE/Fermi LAT İşbirliği; VLBA/Jorstad ve diğerleri; RadioAstron/Fuentes ve diğerleri
Blazar’lara dair içgörüler
Blazarlar evrendeki en parlak ve en güçlü elektromanyetik radyasyon kaynaklarıdır. Bunlar, merkezi bir süper kütleli kara deliğin çevredeki diskten madde biriktirdiği galaksilerden oluşan aktif galaktik çekirdeklerin bir alt sınıfıdır. Kuasar olarak sınıflandırılan aktif galaktik çekirdeklerin yaklaşık %10’u göreceli plazma jetleri üretir. Bazarlar, kuasarların küçük bir kısmına aittir ve bu jetlerin neredeyse doğrudan gözlemciye yönlendirildiğini görebiliriz.
Son zamanlarda, Almanya’nın Bonn kentindeki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden (MPIfR) bilim adamlarının da aralarında bulunduğu bir araştırma ekibi, blazar 3C 279’daki jetin en içteki bölgesini benzeri görülmemiş bir açısal çözünürlükte görüntüledi ve oldukça düzenli sarmal filamentler tespit etti. Aktif galaksilerde jetlerin üretildiği süreçleri açıklamak için şimdiye kadar kullanılan teorik modellerin revizyonunu gerektiriyor.
“Yörüngedeki radyo teleskopun Ay kadar uzak mesafelere ulaştığı uzay görevi RadioAstron ve Dünya’ya dağılmış yirmi üç radyo teleskoptan oluşan ağ sayesinde, bir uzay aracının iç kısmının en yüksek çözünürlüklü görüntüsünü elde ettik. Bu, bugüne kadarki en büyük keşif, jetin iç yapısını ilk kez bu kadar detaylı gözlemlememize olanak sağladı” diyor Granada, İspanya’daki Endülüs Astrofizik Enstitüsü’nden (IAA-CSIC) araştırmacı ve çalışmaya liderlik eden Antonio Fuentes.
Teorik Uygulamalar ve Zorluklar
RadioAstron misyonunun evrene açtığı yeni pencere, çekirdeğinde süper kütleli bir kara delik bulunan bir blazar olan 3C 279’un plazma jetindeki yeni ayrıntıları ortaya çıkardı. Jetin merkezden 570 ışıkyılı kadar uzağa uzanan en az iki bükülmüş plazma filamenti var.
“Bu tür filamentleri ilk kez jetin kaynağına bu kadar yakın görüyoruz ve bunlar bize kara deliğin plazmayı nasıl şekillendirdiği hakkında daha fazla bilgi veriyor. İç jet ayrıca diğer iki teleskop olan GMVA ve EHT tarafından çok daha kısa dalga boylarında (3,5 mm ve 1,3 mm) gözlemlendi, ancak filamentli şekilleri bu çözünürlük için çok sönük ve çok büyük olduklarından tespit edemediler. ” diyor araştırma ekibinin bir üyesi ve GMVA’nın Avrupalı planlayıcısı Eduardo Ros. “Bu, farklı teleskopların aynı nesnenin farklı özelliklerini nasıl ortaya çıkarabildiğini gösteriyor” diye ekliyor.
Şekil 2: RadioAstron VLBI gözlemi, Dünya çapının sekiz katına kadar (maksimum 350.000 km taban çizgisi) sanal bir teleskop sağlar. 1 kredi
Blazarlardan gelen plazma jetleri gerçekte düz ve tek biçimli değildir. Plazmanın kara deliğin etrafındaki kuvvetlerden nasıl etkilendiğini gösteren kıvrımlar ve dönüşler gösteriyorlar. 3C279’daki sarmal filamentler adı verilen bu bükülmeleri inceleyen gökbilimciler, bunların jet plazmasında gelişen kararsızlıklardan kaynaklandığını buldular. Bu süreçte jetlerin zaman içinde nasıl değiştiğini açıklamak için kullandıkları eski teorinin artık işe yaramadığını da fark ettiler. Bu nedenle, bu tür sarmal filamanların jet kaynağına bu kadar yakın bir yerde nasıl oluştuğunu ve geliştiğini açıklayabilecek yeni teorik modellere ihtiyaç vardır. Bu büyük bir meydan okumadır, ama aynı zamanda bu şaşırtıcı kozmik olaylar hakkında daha fazlasını öğrenmek için de harika bir fırsattır.
Şu anda MPIfR’ye bağlı ve bilim adamları ekibinin üyesi olan Guang-Yao Zhao, “Sonuçlarımızdan ortaya çıkan özellikle ilgi çekici bir husus, jeti sınırlayan sarmal bir manyetik alanın varlığını öne sürmeleridir” diyor. “Dolayısıyla, 3C 279’daki jetin etrafında saat yönünde dönen, ışık hızının 0,997 katı hızla hareket eden jetin plazmasını yönlendiren ve yönlendiren manyetik alan olabilir.”
Araştırma ekibindeki bir başka MPIfR bilim insanı olan Andrei Lobanov, “Benzer sarmal filamentler daha önce galaksi dışı jetlerde gözlemlenmişti, ancak çok daha büyük ölçeklerde, akışın farklı hızlarda hareket eden ve birbirlerine karşı kesilen farklı kısımlarından kaynaklandığına inanılıyor” diye ekliyor. . “Bu çalışmayla, bu filamentlerin, jeti üreten kara deliğin hemen yakınındaki en karmaşık süreçlerle fiilen bağlanabileceği tamamen yeni bir alana giriyoruz.”
Nature Astronomy’nin son sayısında yer alan 3C279’daki iç jetin incelenmesi, aktif galaktik çekirdeklerden gelen göreli çıkışların ilk oluşumunda manyetik alanların rolünü daha iyi anlamak için devam eden çabayı genişletiyor. Bu süreçlerin mevcut teorik modellemesi için geriye kalan çok sayıda zorluğun altını çiziyor ve uzak kozmik nesnelerin rekor açısal çözünürlükte görüntülenmesi için eşsiz bir fırsat sunan radyo astronomik enstrümanların ve tekniklerin daha da geliştirilmesine duyulan ihtiyacı ortaya koyuyor.
Teknolojik Gelişmeler ve İşbirlikleri
Çok Uzun Taban Çizgisi İnterferometrisi (VLBI) adı verilen özel bir teknik kullanılarak, farklı radyo gözlemevlerinden gelen verilerin birleştirilmesi ve ilişkilendirilmesiyle, bir gözlemde yer alan antenler arasındaki maksimum mesafeye eşit etkin çapa sahip sanal bir teleskop oluşturulur. Şu anda MPIfR’de bulunan RadioAstron proje bilimcisi Yuri Kovalev, bu tür sonuçlara ulaşmak için sağlıklı uluslararası işbirliğinin önemini vurguluyor: “On iki ülkedeki gözlemevleri, hidrojen saatleri kullanılarak uzay anteniyle senkronize edildi ve uzay antenine olan mesafe büyüklüğünde sanal bir teleskop oluşturuldu. Ay.”
MPIfR’nin yöneticisi ve son yirmi yılda RadioAstron misyonunun arkasındaki itici güçlerden biri olan Anton Zensus şunları söylüyor: “Quasar 3C279 için buna benzer görüntülere yol açan RADIOASTRON ile yapılan deneyler, gözlemevlerinin uluslararası bilimsel işbirliğiyle mümkün olabilecek olağanüstü başarılardır.” ve birçok ülkedeki bilim adamları. Görev, uydunun fırlatılmasından önce onlarca yıllık ortak planlamayı gerektirdi. Effelsberg gibi büyük teleskopların yere bağlanması ve Bonn’daki VLBI korelasyon merkezimizdeki verilerin dikkatli bir şekilde analiz edilmesiyle gerçek görüntülerin elde edilmesi mümkün oldu.”
Referans: Antonio Fuentes, José L. Gómez, José M. Martí, Manel Perucho, Guang-Yao Zhao, Rocco Lico, Andrei P. Lobanov, Gabriele Bruni, Yuri Y. Kovalev, Andrew Chael, Kazunori Akiyama, Katherine L. Bouman, He Sun, Ilje Cho, Efthalia Traianou, Teresa Toscano, Rohan Dahale, Marianna Foschi, Leonid I. Gurvits, Svetlana Jorstad, Jae-Young Kim, Alan P. Marscher, Yosuke Mizuno, Eduardo Ros ve Tuomas Savolainen, 26 Ekim 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02105-7
Daha fazla bilgi
Temmuz 2011’den Mayıs 2019’a kadar aktif olan Dünya-Uzaya İnterferometre RadioAstron misyonu, 10 metrelik yörüngeli bir radyo teleskoptan (Spektr-R) ve dünyanın en büyük yer tabanlı radyo teleskoplarından yaklaşık iki düzineden oluşan bir koleksiyondan oluşuyordu. 100 metrelik Effelsberg radyo teleskopu. Tek tek teleskopların sinyalleri, radyo dalgalarının girişimi kullanılarak birleştirildiğinde, bu teleskop dizisi, çapı 350.000 km olan, yani neredeyse Dünya ile Ay arasındaki mesafe kadar olan bir radyo teleskopuna eşdeğer maksimum açısal çözünürlük sağladı. Bu, RadioAstron’u astronomi tarihindeki en yüksek açısal çözünürlüklü cihaz haline getirdi. RadioAstron projesi, Rusya Bilimler Akademisi Lebedev Fizik Enstitüsü Astro Uzay Merkezi ve Lavochkin Bilim ve Üretim Derneği tarafından, Rusya ve diğer ülkelerdeki ortak kuruluşlarla işbirliği içinde Devlet Uzay Şirketi ROSCOSMOS ile yapılan bir sözleşme kapsamında yürütüldü. Bu misyonun astronomik verileri dünya çapındaki bilim insanları tarafından ayrı ayrı analiz ediliyor ve burada sunulan sonuçlar elde ediliyor.
Sunulan çalışmanın aşağıdaki ortak çalışanları, yazar listesinde görünme sırasına göre MPIfR’ye bağlıdır: Guang-Yao Zhao, Andrei P. Lobanov, Yuri Y. Kovalev, Efthalia (Thalia) Traianou, Jae-Young Kim, Eduardo Ros, ve Tuomas Savolainen. İşbirlikçileri Rocco Lico ve Gabriele Bruni de RadioAstron misyonu sırasında MPIfR’ye bağlıydı.
Yuri Y. Kovalev, Alexander von Humboldt vakfının Friedrich Wilhelm Bessel araştırma ödülünü kabul ediyor.