Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie “Nature”, ogłosiło je także Europejskie Obserwatorium południowe (ESO).

Wiadomo, iż w większości galaktyk w ich centrach rezydują supermasywne czarne dziury. W dwóch przypadkach udało się nawet uzyskać w ostatnich latach obrazy cienia tych czarnych dziur (w centrum M87 oraz w centrum Drogi Mlecznej). Pomimo iż czarne dziury kojarzą się raczej z pochłanianiem materii ze swojej okolicy, to jednak potrafią też materię wyrzucać w kosmos, formując w swoim otoczeniu potężne dżety, rozciągające się czasem nawet dalej, niż granica galaktyki macierzystej takiej czarnej dziury. Naukowcy dysponują zdjęciami takich dżetów, ale nadal w pełni nie rozumieją, w jaki sposób są one formowane u podstawy.

Zdjęcie, a właściwie obraz (bo to inna długość fali niż zakres widzialny), zaprezentowane 26 kwietnia, po raz pierwszy pokazuje na jednym bezpośrednim obrazku zarówno cień czarnej dziury, jak i dżet. Naukowcy wskazują, że dla dokładniejszych analiz istotne jest, aby mieć sfotografowane obie struktury w tym samym momencie.

Obraz przedstawia otoczenie supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki M87, odległej od nas o 55 milionów lat świetlnych. Jej czarna dziura ma aż 6,5 miliarda mas Słońca. Widać na nim cień czarnej dziury i dżet. Do tej pory posiadano jedynie osobne obrazy cienia czarnej dziury i dżetu.

Do uzyskania obrazu posłużono się radioteleskopami pracującymi na falach milimetrowych, rozmieszczonymi w różnych częściach świata: Global Millimetre VLBI Array (GMVA), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Greenland Telescope (GLT). Obserwacje wykonano w 2018 roku, ale potem potrzebna była ich skomplikowana analiza. Łączono je ze sobą w technice zwanej interferometrią.

Najnowszy obraz nieco różni się od tego, który opublikowano z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń kilka lat temu. Tamten był uzyskany na podstawie obserwacji na falach o długości 1,33 mm, a dla nowego są to fale o długości 3,5 mm. Pierścień wokół czarnej dziury jest na nowym obrazie o 50 proc. większy. “Na tej długości fali możemy zobaczyć, jak z pierścienia emisji wokół centralnej supermasywnej czarnej dziury rodzi się dżet” – komentuje Thomas Krichbaum z Max Planck Institute for Radio Astronomy w Niemczech, jeden z głównych autorów pracy.

Aby zrozumieć fizyczną przyczynę powstania większego i grubszego pierścienia, trzeba było przeprowadzić symulacje komputerowe sprawdzające różne scenariusze. Na ich podstawie naukowcy sądzą, że na nowym obrazie widać więcej materii spadającej na czarną dziurę. Widać jak pojaśniony na brzegu dżet łączy się ze strumieniem akrecji (spadku materii na czarną dziurę). Analiza emisji z obszaru wystrzeliwania dżetu bliżej czarnej dziury pozwala też na bardziej skomplikowane przypuszczenia odnośnie mechanizmu generowania dżetu i próby wskazania, który z modeli może być bardziej poprawny.

Pierwszym autorem publikacji opisującej wyniki pracy międzynarodowego zespołu złożonego z kilkudziesięciu naukowców, jest Ru-Sen Lub z Szanghajskiego Obserwatorium Astronomicznego w Chinach.

Wśród użytych teleskopów jest sieć radioteleskopów ALMA, w której Europę reprezentuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), którego z kolei członkiem jest Polska.

/PAP – Nauka w Polsce/