«Οι άνευ προηγουμένου παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου Event Horizon μας επιτρέπουν να απαντήσουμε σε μακροχρόνιες ερωτήσεις σχετικά με το πώς οι μαύρες τρύπες καταναλώνουν την ύλη».
Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα του M87 — επίσης γνωστή ως M87* — έχει μάζα ίση με περίπου 6,5 δισεκατομμύρια ήλιους. Ήρθε ιδιαίτερα στην προσοχή του κοινού το 2019, όταν μια εικόνα του M87*, που τραβήχτηκε από το τηλεσκόπιο Event Horizon (EHT), ήταν η πρώτη ματιά στο περιβάλλον μιας μαύρης τρύπας που έλαβε ποτέ η ανθρωπότητα.
Τώρα, η EHT Collaboration, που βρισκόταν πίσω από αυτήν την ιστορική εικόνα, έχει μοντελοποιήσει τον τρόπο με τον οποίο τα ηλεκτρικά πεδία φωτός περιστρέφονται γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, η οποία βρίσκεται περίπου 54 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Αυτό το πολωμένο φως, του οποίου τα κύματα δονούνται σε ένα μόνο επίπεδο, μεταφέρει μαζί του πληροφορίες για το μαγνητικό πεδίο και τα σωματίδια που επιταχύνονται σε ταχύτητες σχεδόν φωτός γύρω από τη μαύρη τρύπα.
Οι επιστήμονες προτείνουν τώρα ότι αυτά τα μαγνητικά πεδία μπορεί να στερήσουν από τη μαύρη τρύπα του M87 ένα γεύμα, αντ΄αυτού εκτοξεύουν την ύλη στο διάστημα ως πολύ παραλληλισμένοι (ή παράλληλοι) πίδακες που εκτοξεύονται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Το συνεχώς περιστρεφόμενο φως γύρω από το M87* είναι επίσης γνωστό ως κυκλική πόλωση.
«Η κυκλική πόλωση είναι το τελικό σήμα που αναζητήσαμε στις πρώτες παρατηρήσεις του EHT για τη μαύρη τρύπα M87 και (η πόλωση) ήταν μακράν το πιο δύσκολο να αναλυθεί», δήλωσε ο Andrew Chael, συν-συγγραφέας της μελέτης και συντονιστής του έργου στο Πανεπιστήμιο Princeton.
«Αυτά τα νέα αποτελέσματα μας δίνουν την πεποίθηση ότι η εικόνα μας για ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που διαπερνά το καυτό αέριο που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα είναι η σωστή», πρόσθεσε ο Chael, συνεργάτης ερευνητής στο Princeton Gravity Initiative. «Οι άνευ προηγουμένου παρατηρήσεις EHT μας επιτρέπουν να απαντήσουμε σε μακροχρόνιες ερωτήσεις», πρόσθεσε, «σχετικά με το πώς οι μαύρες τρύπες καταναλώνουν την ύλη και εκτοξεύουν πίδακες έξω από τους γαλαξίες που τους φιλοξενούν».
Δύο χρόνια μετά την κυκλοφορία της εικόνας της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο M87, το 2021, η EHT Collaboration κυκλοφόρησε μια δεύτερη εντυπωσιακή εικόνα. Η νεότερη εικόνα έδειξε, για πρώτη φορά, πολωμένο φως γύρω από μια μαύρη τρύπα. (Το πολωμένο φως έχει διαφορετικό προσανατολισμό και φωτεινότητα από το μη πολωμένο φως.) Τα δεδομένα του 2021 αποκάλυψαν επίσης την κατεύθυνση των ταλαντευόμενων (δονούμενων) ηλεκτρικών πεδίων, παρέχοντας την πρώτη υπόδειξη ότι τα μαγνητικά πεδία γύρω από το M87* είναι ισχυρά και διατεταγμένα.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέτασαν προσεκτικότερα τη Συστοιχία Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) που βρίσκεται στη Βόρεια Χιλή, η οποία παρείχε βαθμονόμηση λειτουργώντας ως κεραία αναφοράς για το EHT. Το ALMA είναι μια συστοιχία 66 κεραιών στην έρημο της Χιλής που μπορεί να κοιτάξει μέσα από κοσμικά σκονισμένα περιβάλλοντα, όπως μαύρες τρύπες, για να αναζητήσει μεγαλύτερα μήκη κύματος φωτός.
Το ALMA είναι μέρος ενός δικτύου ραδιοτηλεσκοπίων της EHT σε όλο τον κόσμο, τα οποία ενώνονται για να δημιουργήσουν ένα εικονικό όργανο στο μέγεθος της Γης. (Η τεχνική είναι επίσης γνωστή ως πολύ μεγάλη συμβολομετρία βάσης ή VLBI).
Η νέα ανάλυση των δεδομένων ALMA, που συλλέχθηκαν το 2017, δείχνει πώς τα ηλεκτρικά πεδία φωτός περιστρέφονται γύρω από μια γραμμική κατεύθυνση, παρέχοντας και πάλι στοιχεία για τα ισχυρά μαγνητικά πεδία που εμφανίστηκαν το 2021. Χρησιμοποιώντας μια προσομοίωση υπολογιστή, οι επιστήμονες του EHT προτείνουν ότι αυτά τα ισχυρά μαγνητικά πεδία σπρώχνουν προς τα πίσω την ύλη που πέφτει προς το M87*.
Τα μαγνητικά πεδία εκτοξεύουν επίσης πίδακες ύλης μακριά από το M87* με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός προτού η ύλη περάσει από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας - το σημείο στο οποίο τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα, ακόμη και το φως – και προσθέτουν στις μαύρες τρύπες ήδη τεράστια μάζα. (Αυτό σημαίνει ότι το EHT δεν μπορεί να απεικονίσει τις ίδιες τις μαύρες τρύπες, καθώς δεν εκπέμπουν φως, αλλά το περιβάλλον κάθε μαύρης τρύπας λάμπει σε ανιχνεύσιμη ακτινοβολία.)
Οι ερευνητές συνεχίζουν να αναλύουν τα δεδομένα για ισχυρότερες ενδείξεις γραμμικής πόλωσης, καθώς λένε ότι η δουλειά τους θα μπορούσε να «έχει ακόμη περιθώρια βελτίωσης», όπως ανέφερε ο Hugo Messias, συν-συγγραφέας της μελέτης που ηγείται της ομάδας VLBI στο ALMA. «Αυτό το κυκλικά πολωμένο φως που έχει τώρα ανιχνευθεί είναι πολύ αχνό, αλλά τα πιο πρόσφατα χρόνια, το EHT παρατηρεί με περισσότερους σταθμούς και βελτιωμένη ευαισθησία — που σημαίνει ότι η συνεχιζόμενη ανάλυση πιθανότατα θα μας δώσει νέα στοιχεία για τα μυστικά γύρω από το M87*. “
Τα νέα ευρήματα EHT, περιγράφονται λεπτομερώς σε άρθρο της Τετάρτης (8 Νοεμβρίου) που δημοσιεύτηκε στο Astrophysical Journal.
(photo: pixabay)
