(Vollständige Credits unten.) Vor zwei Jahren das Event Horizon Telescope lieferte uns das erste atemberaubende Bild des Supermassereichen schwarzes Loch im Zentrum der M87-Galaxie.
Jetzt hat dasselbe Teleskop eine beispiellos detaillierte Ansicht eines Plasmastrahls präsentiert, der von dem Supermassereichen ausgespuckt wird schwarzes Loch im Zentrum der Umgebung Centaurus A Galaxis.
Der neu abgebildete Plasmastrahl. (Naturastronomie)
Dies ist aus mehreren Gründen eine ziemlich große Ankündigung, also lassen Sie uns sie aufschlüsseln.
Erstens ist das Bild nicht nur schön anzusehen, sondern auch verblüffend anzusehen – aus einer durchschnittlichen Entfernung von 12 Millionen Lichtjahre entfernt Die seltsam geformte Centaurus-A-Galaxie ist die der Erde am nächsten gelegene radioaktive Quelle. Es ist bekannt für sein Schwarzes Loch, das starke Plasmastrahlen ausspuckt, die wir hier auf der Erde beobachten können.
Auf dem neuen Bild ist ein Jet in weniger als einem „Tageslicht“-Maßstab eingefangen und zeigt uns in noch nie dagewesenen Details, was in diesen Plasmajets passiert.
„Normalerweise sehen wir diese Jets … in größeren Maßstäben, und jetzt blicken wir wirklich in das Zentrum der Quelle“, erklärt Erstautor Michael Janssen vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn in Deutschland. in einem Video mit Fragen und Antworten, das zusammen mit dem Artikel veröffentlicht wurde .
„Centaurus A ist die der Erde am nächsten gelegene Radiogalaxie [und] wurde tatsächlich als eine der ersten extragalaktischen Radioquellen entdeckt.“ Aufgrund dieses Feedbacks können wir den Ausfluss [des Jets] aufklären und sehen, während er durch die Galaxie pflügt, und was er mit dem Gas macht und wie er die Sternentstehung auslösen kann, was ein sehr umfangreiches Forschungsprojekt ist.“
Zweitens stimmen die hochauflösenden Beobachtungen des Jets mit unseren Erwartungen überein generelle Relativität – was wiederum bedeutet, dass die Bilder des Event Horizon Telescope zeigen, dass Einstein Recht hatte.
Die allgemeine Relativitätstheorie wurde auch durch die Beobachtungen von M87* bestätigt, die bereits 2019 veröffentlicht wurden. Bisher blieb jedoch abzuwarten, ob dies auch für weniger massereiche Objekte gilt Schwarze Löcher , saugt weniger Materie auf.
Das Schwarze Loch im Zentrum von Centaurus A hat eine Masse von ca 55 Millionen Sonnenmassen (55 Millionen Mal die Masse unserer Sonne) – rund 100 Mal weniger massiv als M87*.
Aber es ist auch größer als das zweite Hauptziel des EHT, Sagittarius A*, das Schwarze Loch im Zentrum unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, von der man schätzt, dass sie nur etwa 1 km entfernt ist 4,1 Millionen Mal so massiv wie unsere Sonne.
Zwischen diesen Massen gelegen, bot das Schwarze Loch von Centaurus A einen guten Mittelpunkt, um Einsteins Theorie zu testen.
Auf dem neuesten Bild ist das EHT nicht in der Lage, den Schatten des Schwarzen Lochs selbst abzubilden – was im ikonischen Donut-Bild von M87* aus dem Jahr 2019 der Fall war –, aber es konnte bis zu einer Entfernung von 0,6 Lichttagen nach unten blicken Schwarzes Loch, um fast bis zum Ursprung des Jets zu sehen.
Wie Sie sehen können, sieht der Strahl aus wie ein hohler 3D-Kegel mit hellen Kanten. Insgesamt sind seine Eigenschaften und seine Geometrie den Jets in M87 sehr ähnlich und ähneln auch den Jets, die beobachtet wurden, wenn sie aus kleineren Schwarzen Löchern mit stellarer Masse austreten.
„Dieser Befund stützt die Idee, dass massereiche Schwarze Löcher vergrößerte Versionen ihrer leichteren Gegenstücke sind“, erklärt eine Pressemitteilung .
Das neueste Bild sehen Sie in der Mitte unten (b), im Vergleich mit dem bisher höchstaufgelösten Bild des Centaurus A-Schwarzlochjets links (a) und einem Jet von M87* als Vergleich weiter unten rechts (c).
(Naturastronomie)
Oben: (a) Das bisherige Bild des Centaurus A-Jets mit der höchsten Auflösung, aufgenommen mit dem TANAMI VLBI-Array. (b) das neue EHT-Bild, das im Vergleich zum TANAMI-Bild einen 16-fachen Zoom aufweist. (c) Der M87-Jet zum Vergleich.
Das neue Bild zeigt uns auch, wo der Jet endet, was ziemlich wichtig ist. wie Janssen erklärt Die Außenkanten von Jets sind der Ort, an dem die Teilchenbeschleunigung wahrscheinlich stattfindet, und sie sind eine mögliche Quelle dafür Ultrahochenergetische kosmische Strahlung . Wir sehen tatsächlich, wo der Jet endet.
Was sind also diese Plasmastrahlen? Sie werden freigesetzt, wenn Materie aus der Galaxie auf ihr Schwarzes Loch fällt – und dadurch Energie wieder herausgeschleudert wird, oft mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit .
Wir haben diese starken Radioquellen aus vielen Galaxien entdeckt, aber ich verstehe immer noch nicht ganz, wie sie funktionieren .
All diese Details sind wichtig, da sie den Astronomen die Daten liefern, die sie benötigen, um die allgemeine Relativitätstheorie im Labor modellieren zu können.
„Wir sind jetzt in der Lage, bis zu einem gewissen Grad effektiv ein Schwarzes Loch in einer Kiste zu erzeugen.“ erklärt Forscherin Sera Markoff von der Universität Amsterdam, der am EHT-Projekt beteiligt ist.
Aber natürlich gibt es Grenzen für die Möglichkeiten eines Modells – da noch nicht genug darüber verstanden wird, wie die Form dieser Plasmastrahlen entsteht.
Obwohl das Bild neue Erkenntnisse liefert, müssen wir noch viel lernen – etwa was genau an der Grenze zwischen dem Plasmastrahl und dem Schwarzen Loch selbst passiert.
Das Team hat berechnet, dass sie dies in Centaurus A mit dem EHT bei Terahertz-Frequenzen abbilden könnten, während dieses Bild bei 228 Gigahertz aufgenommen wurde. Alternativ könnten sie weltraumgestützte Teleskope statt erdgestützter Teleskope nutzen, um einen genaueren Blick darauf zu werfen.
Im Moment gibt es für Astronomen viele Daten aus diesem Bild, in die sie sich hineinversetzen können, und wir hoffen, dass uns diese neue Sicht dabei hilft, die Schwarzen Löcher besser zu verstehen, die nach wie vor zu den geheimnisvollsten Objekten im bekannten Universum gehören.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie.
Bildnachweis oben: Farbkompositionsbild von Centaurus A und seinen Jets. (ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al.)