M87’nin güçlü jeti nadir gama ışını patlamasını serbest bırakıyor

Başak A veya NGC 4486 olarak da bilinen M87, evrendeki yerçekimsel olarak bağlı en büyük yapı türü olan Başak gökada kümesindeki en parlak nesnedir. EHT’den bilim adamlarının merkezindeki bir kara deliğin ilk görüntüsünü yayınlamasının ardından Nisan 2019’da üne kavuştu.

EHT çok dalga boyu çalışma grubu tarafından yürütülen bir çalışma yayınlandı içinde Astronomi ve Astrofizik Nisan 2018’de gerçekleştirilen ve 25’ten fazla karasal ve yörüngesel teleskobu içeren ikinci EHT gözlem kampanyasından elde edilen verileri sunmaktadır.

Yazarlar, şimdiye kadar toplanan en geniş dalga boyu aralığını kapsayan galaksinin neredeyse eşzamanlı spektrumlarına dayanarak, M87 süper kütleli kara deliğinden on yıldan fazla bir süre sonra yüksek enerjili bir gama ışını parlamasının ilk gözlemini rapor ediyorlar.

Trieste Üniversitesi’nde INAF ve INFN ile bağlantılı bir araştırmacı olan makale koordinatörlerinden biri olan Giacomo Principe, “Bu Olay Ufku Teleskobu’nun çoklu dalga boyu kampanyası sırasında M87’den bir gama ışını parlaması tespit ettiğimiz için şanslıydık” diyor.

“Bu, on yılı aşkın bir süredir bu kaynakta gözlemlenen ilk gama ışını parlaması olayını işaret ediyor ve bu da bize, gözlemlenen gama ışını emisyonundan sorumlu olan bölgenin boyutunu kesin olarak sınırlamamıza olanak tanıyor. Gözlemler – hem daha hassas bir EHT dizisine sahip yeni gözlemler hem de Gelecek yıllar için planlananlar paha biçilmez bilgiler sağlayacak ve M87’nin süper kütleli kara deliğini çevreleyen fiziği incelemek için olağanüstü bir fırsat sağlayacak.

“Bu çabalar, disk-jet bağlantısına ışık tutmayı ve gama ışını foton emisyonunun arkasındaki kökenleri ve mekanizmaları ortaya çıkarmayı vaat ediyor.”

Araştırmacılar tarafından incelenen göreli jet, kara deliğin olay ufkunu on milyonlarca kez (yedi büyüklük mertebesi) aşan boyutlara ulaşarak şaşırtıcı bir boyuta ulaşıyor; bu, bir bakterinin boyutu ile bilinen en büyük mavi renk arasındaki farka benzer. balina.

Yaklaşık üç gün süren ve boyutu üç ışık gününden daha küçük bir emisyon bölgesini akla getiren enerjik parlama (~170 AU, burada 1 Astronomik Birim güneşten Dünya’ya olan mesafedir), yüksek enerjili parlak bir patlamayı ortaya çıkardı. emisyon – kara delik bölgesinden radyo teleskopları tarafından tipik olarak tespit edilen enerjilerin çok üstünde.

“Bu süper kütleli kara deliğin aktivitesi son derece tahmin edilemez; bir parlamanın ne zaman meydana geleceğini tahmin etmek zordur. Sırasıyla hareketsiz ve aktif aşamalarını temsil eden 2017 ve 2018’de elde edilen zıt veriler, bu kara deliğin aktivite döngüsünün çözülmesine yönelik önemli bilgiler sağlıyor. esrarengiz kara delik” diyor Nagoya Şehir Üniversitesi’nden çoklu dalga boyu kampanyasının radyo gözlemlerini ve analizini yöneten Kazuhiro Hada.

Enstitü’den Daniel Mazin şöyle açıklıyor: “Bir parlamanın süresi kabaca emisyon bölgesinin boyutuna karşılık gelir. Gama ışınlarındaki hızlı değişkenlik, parlama bölgesinin son derece küçük olduğunu, merkezi kara deliğin boyutunun yalnızca yaklaşık 10 katı olduğunu gösterir.” Tokyo Üniversitesi Kozmik Işın Araştırması için, gama ışını parlamasını tespit eden MAGIC teleskop ekibinin bir üyesi.

“İlginçtir ki gama ışınlarında gözlenen keskin değişkenlik diğer dalga boylarında tespit edilemedi. Bu durum parlama bölgesinin karmaşık bir yapıya sahip olduğunu ve dalga boyuna bağlı olarak farklı özellikler sergilediğini akla getiriyor.”

2018’deki ikinci EHT ve çoklu dalga boyu kampanyası, NASA’nın Fermi-LAT, HST, NuSTAR, Chandra ve Swift teleskopları dahil olmak üzere iki düzineden fazla yüksek profilli gözlem tesisinden ve dünyanın en büyük üç Atmosfer Görüntülemeli Cherenkov Teleskobu dizisinden (HESS) yararlandı. , MAGIC ve VERITAS).

Bu gözlemevleri sırasıyla yüksek enerjili ve çok yüksek enerjili (VHE) gama ışınlarının yanı sıra X-ışını fotonlarına da duyarlıdır. Kampanya sırasında, Fermi uzay gözlemevindeki LAT cihazı, yüksek enerjili gama ışını akışında, görünür ışıktan milyarlarca kat daha fazla enerjiye sahip bir artış tespit etti.

Chandra ve NuSTAR daha sonra X-ışını bandında yüksek kaliteli veriler topladı. Doğu Asya VLBI Ağı (EAVN) radyo gözlemleri, jetin konum açısında, galaksinin çekirdeğinden birkaç mikrosaniye yay içinde belirgin bir yıllık değişiklik olduğunu gösteriyor.

“Jet yönündeki değişiklik, EHT tarafından gözlemlenen halkanın parlaklık dağılımı ve gama ışını aktivitesi hakkındaki bilgileri birleştirerek, çok yüksek enerjili radyasyon üretiminin arkasındaki mekanizmaları daha iyi anlayabiliriz” diyor Kampanya sırasında EAVN gözlemlerinin koordinatörü olan Kogakuin Üniversitesi’nden Motoki Kino.

Veriler ayrıca halkanın asimetrisinin konum açısında (kara deliğin olay ufku olarak adlandırılan) ve jetin konumunda önemli bir değişiklik olduğunu gösteriyor; bu da bu yapılar arasında çok farklı ölçeklerde fiziksel bir ilişki olduğunu gösteriyor.

Araştırmacı şöyle açıklıyor: “2018 gözlem kampanyası sırasında elde edilen ilk görüntüde, halka boyunca emisyonun homojen olmadığı, dolayısıyla asimetriler (yani daha parlak alanlar) sunduğu görüldü. 2018 yılında yapılan ve bu makaleyle ilgili daha sonraki gözlemler doğrulandı. veriler asimetrinin konum açısının değiştiğini vurguluyor.”

Ekip ayrıca gözlemlenen geniş bantlı çoklu dalga boyu spektrumlarını teorik emisyon modelleriyle karşılaştırdı.

Tomohisa, “2018’deki parlama, gama ışınlarında özellikle güçlü bir parlaklık sergiledi. Ultra yüksek enerjili parçacıkların, sessiz durumlarda gözlemlenen aynı emisyon bölgesinde ek hızlanma geçirmesi veya farklı bir emisyon bölgesinde yeni hızlanmanın meydana gelmesi mümkündür” diyor. Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi’nde kurulu bir süper bilgisayarı kullanarak bir simülasyon gerçekleştiren Kozmik Işın Araştırma Enstitüsü’nden Kawashima.

“Süper kütleli kara delik jetlerinde parçacıkların nasıl ve nerede hızlandırıldığı uzun süredir devam eden bir gizem. İlk kez, parçacık hızlanma olaylarından gama ışını patlamaları sırasında olay ufku yakınındaki bölgelerin doğrudan görüntülenmesini ve parlama kökenleri hakkındaki teorileri test edebiliriz. ” diyor Amsterdam Üniversitesi’nde profesör ve çalışmanın ortak yazarı Sera Markoff.

Bu keşif, gelecekteki araştırmaları teşvik etmenin ve evreni anlamada potansiyel atılımların yolunu açıyor.