M87*, umgangssprachlich bekannt als Pōwehi. . (EHT-Zusammenarbeit) Teleskope aus der ganzen Welt haben sich zusammengetan, um beispiellose Bilder von Supermassereichen zu machen schwarzes Loch M87* schleudert Materie mit 99 Prozent Lichtgeschwindigkeit in den Weltraum.
Dies ist dasselbe berühmte Schwarze Loch, das vom Event Horizon Telescope eingefangen wurde 2019 vorgestellt .
Diese erste Veröffentlichung war ein spektakulärer Erfolg. Es erforderte viele Jahre Arbeit und eine Reihe von Radioteleskopen, die den gesamten Globus umspannten und ihre Beobachtungen kombinierten, um eine Region des Weltraums abzubilden nicht viel größer als das Sonnensystem aus 55 Millionen Lichtjahren Entfernung.
Jetzt hat ein Team von Wissenschaftlern Daten von weiteren Teleskopen über mehrere Lichtwellenlängen hinweg hinzugefügt, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften des Schwarzen Lochs M87* und des relativistischen Plasmastrahls, den es in den Weltraum schleudert, offenbaren.
„Wir wussten, dass das erste direkte Bild eines Schwarzen Lochs bahnbrechend sein würde“ sagte der Astronom Kazuhiro Hada des Nationalen Astronomischen Observatoriums Japans.
„Aber um das Beste aus diesem bemerkenswerten Bild herauszuholen, müssen wir alles über das Verhalten des Schwarzen Lochs zu diesem Zeitpunkt wissen, indem wir das gesamte elektromagnetische Spektrum beobachten.“
Zu einem Schwarzen Loch gehört viel mehr als das, was wir auf dem vergrößerten Bild sehen, das wir oben vom Schatten und Halo von M87* sehen. Das supermassive Schwarze Loch ist aktiv und schlürft Material aus der heißen Staub- und Gasscheibe um es herum, was bedeutet, dass einige ziemlich komplexe Dinge passieren können.
Eine davon ist der Ausstoß relativistischer Jets, die von den Polen des Schwarzen Lochs abgefeuert werden.
Nichts, was wir derzeit entdecken können, kann einem Schwarzen Loch entkommen, sobald es die kritische Näheschwelle überschritten hat, aber nicht das gesamte Material in der Akkretionsscheibe, das zu einem aktiven Schwarzen Loch wirbelt, landet zwangsläufig jenseits des Ereignishorizonts. Ein kleiner Teil davon wird irgendwie vom inneren Bereich der Akkretionsscheibe zu den Polen geleitet, wo er in Form von Strahlen ionisierten Plasmas in den Weltraum geschleudert wird, und zwar mit Geschwindigkeiten, die einen erheblichen Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit ausmachen.
Astronomen gehen davon aus, dass das Magnetfeld des Schwarzen Lochs bei diesem Prozess eine Rolle spielt. Dieser Theorie zufolge wirken die magnetischen Feldlinien wie ein Synchrotron, das Materie beschleunigt, bevor sie sie mit enormer Geschwindigkeit in die Luft schleudert.
Im Fall von M87* ist das der Fall 99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit - etwa so schnell, wie relativistische Jets nur sein können - und der Jet, den wir sehen können, erstreckt sich etwa 5.000 Lichtjahre in den Weltraum. Das von ihm emittierte Licht deckt das gesamte elektromagnetische Spektrum ab, vom energieärmsten bis zum energiereichsten. Wenn man es also nur in einem Wellenlängenband beobachten würde, würden einige Informationen über die Energie der Struktur fehlen.
Daher fügte das Team Daten von Teleskopen hinzu, die die Jets in mehreren Wellenlängen beobachten, darunter das Hubble-Weltraumteleskop für optisches Licht; das Chandra-Röntgenobservatorium und das Swift-Röntgenteleskop; das NuSTAR-Weltraumteleskop für hochenergetische Röntgenstrahlung; das Neil Gehrels Swift Observatory für Ultraviolett und Optik; und HESS, MAGIC, VERITAS und das Fermi-Large Area Telescope für Gammastrahlung.
M87 in mehreren Wellenlängen. Sehen hochauflösend Hier.
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Der Hauptzweck besteht laut den Forschern darin, einen Legacy-Datensatz zu erstellen und zu veröffentlichen, den Astronomen in den kommenden Jahren zur Untersuchung von M87* und seinem Jet nutzen können, um zu versuchen, weitere Einblicke in dieses Phänomen und seine Entstehung zu gewinnen tritt ein.
„Das Verständnis der Teilchenbeschleunigung ist wirklich von zentraler Bedeutung für unser Verständnis sowohl des EHT-Bildes als auch der Jets in all ihren ‚Farben‘“, sagte die Astrophysikerin Sera Markoff der Universität Amsterdam in den Niederlanden.
„Diese Jets schaffen es, die vom Schwarzen Loch freigesetzte Energie auf Größenordnungen zu transportieren, die größer sind als die Heimatgalaxie, wie ein riesiges Stromkabel.“ „Unsere Ergebnisse werden uns helfen, die Menge der transportierten Energie und die Auswirkungen der Jets des Schwarzen Lochs auf seine Umgebung zu berechnen.“
Die erste Analyse ihrer Daten durch das Team ist interessant. Es zeigt, dass die Umgebung zum Zeitpunkt der Beobachtungen des Event Horizon Telescope im April 2017 so dunkel war, wie wir sie noch nie gesehen haben. Im Gegensatz dazu, dass der Schatten des Schwarzen Lochs schwerer abzubilden war, machte dies die Sache tatsächlich einfacher, da es bedeutete, dass M87* das hellste Objekt in seiner unmittelbaren Umgebung war, das nicht durch Blendung verdeckt wurde.
Sie fanden auch heraus, dass Gammastrahlung – die durch Wechselwirkung mit erzeugt werden kann kosmische Strahlung , dessen Ursprung derzeit unbekannt ist, tauchte zum Zeitpunkt dieser Beobachtungen nicht in der Nähe des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs auf, sondern irgendwo weiter draußen.
Wo genau, ist immer noch ein Rätsel, aber das ist das Schöne an dieser Arbeit – Wissenschaftler werden noch lange daran arbeiten, insbesondere wenn das Event Horizon Telescope weiterhin in Betrieb ist. Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels wird derzeit ein Beobachtungslauf durchgeführt, und diese Daten werden den Wissenschaftlern viel Anlass zum Nachdenken geben.
„Mit der Veröffentlichung dieser Daten, verbunden mit der Wiederaufnahme der Beobachtung und einem verbesserten EHT, wissen wir, dass viele aufregende neue Ergebnisse am Horizont stehen“, sagte der Astrophysiker Mislav Baloković von der Yale University sagte .
Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .