W sercu blazara

Międzynarodowy zespół naukowców zmapował aktywną galaktykę OJ 287 z rozdzielczością kątową 12 mikrosekund łuku w zakresie radiowym.

Zakrzywiony strumień w galaktyce aktywnej OJ 287 na podstawie obrazów radiowych wykonanych w różnych rozdzielczościach.
Źródło: Eduardo Ros/MPIfR (Collage), Gómez i inni. The Astrophysical Journal, 2022 (Bilder).

Jest to obecnie najwyższa rozdzielczość, jaką można osiągnąć w obserwacjach astronomicznych. Stało się to możliwe dzięki technice interferometrii wielkobazowej. Połączono sygnały z 12 radioteleskopów – jeden z nich znajdował się na pokładzie rosyjskiego satelity Spektr-R. Powstały w ten sposób wirtualny teleskop miał średnicę 193 000 kilometrów.

Galaktyka OJ 287 znajduje się 5 miliardów lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Raka. Należy do tak zwanej klasy blazarówgalaktyk, w których centrum znajduje się supermasywna czarna dziura. Podobno w sercu galaktyki OJ 287 ukryte są nawet dwie czarne dziury. W bezpośrednim towarzystwie tych grawitacyjnych pułapek w dwóch przeciwnych kierunkach powstają tzw. dżety, czyli strumienie gazu. Emitują one promieniowanie o różnym natężeniu.

Interferometryczne obrazy na czterech różnych długościach fali pokazują kilka węzłów emisyjnych w zakrzywionym strumieniu OJ 287. Ponadto, krzywizna strumienia wzrasta wraz ze wzrostem rozdzielczości kątowej i w kierunku pochodzenia dżetu. Potwierdza to hipotezę strumienia „poprzedzającego”, na który wpływ mają dwie supermasywne czarne dziury w centrum galaktyki.

Analiza własności polaryzacyjnych promieniowania radiowego pokazuje również dominujące toroidalne pole magnetyczne. Na tej podstawie naukowcy doszli do wniosku, że przez najbardziej wewnętrzny region emitujący promieniowanie radiowe przemierza silne pole magnetyczne – co zgadza się z modelami formowania się strumienia.

Własności spektralne promieniowania radiowego sugerują, że plazma strumienia składa się z elektronów i pozytonów, których energia kinetyczna jest w przybliżeniu w równowadze z energią pola magnetycznego. Powtarzające się „zastrzyki” bardziej energetycznych cząstek do plazmy strumienia zakłócają tę równowagę i powodują, że niektóre części wewnętrznego dżetu ulegają rozbłyskowi.

Galaktyka OJ 287 jest najlepszym kandydatem w naszym kosmicznym sąsiedztwie na posiadanie dwóch supermasywnych czarnych dziur okrążających siebie nawzajem. Przypuszczalnie, wtórna czarna dziura w tym układzie znajduje się na bardzo ciasnej eliptycznej orbicie i przechodzi przez dysk akrecyjny pierwotnej czarnej dziury dwa razy na dwanaście lat. Powoduje to, między innymi, silne wybuchy promieniowania (flary).

Jednym z najważniejszych pytań związanych z ewolucją supermasywnych czarnych dziur jest to, w jaki sposób para może się ostatecznie połączyć – mówi Andrei Lobanov z Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka. Teoria mówi, że gdy dwa masywne potwory całkowicie wyprą gwiazdy i gaz wokół siebie, odległość między czarnymi dziurami powinna przestać się zmniejszać.

W tym momencie do gry wchodzi promieniowanie grawitacyjne, które powoduje, że dwie czarne dziury zbliżają się do siebie coraz bardziej, aż w końcu się łączą – powiedział Lobanov. W przypadku OJ 287, partnerzy w podejrzewanym układzie podwójnym są tak blisko, że powinny emitować fale grawitacyjne, które powinny być wykrywalne w najbliższej przyszłości.

Znaczna część energii uwalnianej przez materię zgromadzoną przez czarne dziury kończy swój żywot w dwubiegunowych i wysoce relatywistycznych strumieniach plazmowych. Zaobserwowana szczegółowa struktura wewnętrznego regionu strumieni idealnie nadaje się do sprawdzenia poprawności modelu podwójnych czarnych dziur – mówi Thomas Krichbaum, naukowiec z Maxa Plancka w Bonn. Ponadto twierdzi on, że dowie się, czy obserwowane zakrzywienie strumieni może być również spowodowane innymi efektami, takimi jak spiralne pola magnetyczne lub rotująca czasoprzestrzeń w pobliżu czarnych dziur.

Wyniki pomogły nam poszerzyć naszą wiedzę na temat morfologii relatywistycznych strumieni w pobliżu centralnego silnika, potwierdzając rolę pól magnetycznych u podstawy dżetów oraz zidentyfikować i zbadać dalsze cechy świadczące o istnieniu podwójnej czarnej dziury głęboko w sercu OJ 287 – mówi Efthalia Traianou, która zrobiła doktorat w Max Planck Institute for Radio Astronomy.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec