Khi thiên hà vô tuyến khổng lồ Messier 87 (M 87) giải phóng một dòng phóng xạ gamma và dòng vô tuyến, một sự hợp tác quốc tế của 390 nhà khoa học đã tình cờ được xem. Họ đã báo cáo phát hiện trong tuần này. Khoa học chuyển phát nhanh.
Các kết quả đưa ra bằng chứng thực nghiệm đầu tiên rằng các hạt được gia tốc đến năng lượng cực cao trong vùng lân cận ngay lập tức của một lỗ đen siêu lớn và sau đó phát ra các tia gamma quan sát được. Các tia gamma có năng lượng cao gấp hàng nghìn tỷ lần so với năng lượng của ánh sáng khả kiến.
Matthias Beilicke và Henric Krawczynski, cả hai nhà vật lý tại Đại học Washington ở St. Louis, đã điều phối dự án bằng cách sử dụng sự hợp tác của Hệ thống Mảng Kính viễn vọng Hình ảnh Phóng xạ Rất Năng lượng (VERITAS). Nỗ lực này bao gồm ba mảng kính viễn vọng 12 mét (39 feet) đến 17 mét (56 feet), phát hiện các tia gamma năng lượng rất cao và Mảng đường cơ sở rất dài (VLBA) phát hiện sóng vô tuyến với không gian cao độ chính xác.
Sau đó, chúng tôi đã lên kế hoạch quan sát tia gamma của M 87 trong một nỗ lực hợp tác chặt chẽ với ba đài quan sát tia gamma chính VERITAS, H.E.S.S. và MAGIC, và chúng tôi đã may mắn khi một ngọn lửa tia gamma phi thường xảy ra ngay khi nguồn được quan sát bằng VLBA và khả năng phân giải không gian ấn tượng của nó, theo ông Beilicke.
Chỉ kết hợp các quan sát vô tuyến có độ phân giải cao với các quan sát tia gamma VHE cho phép chúng tôi xác định vị trí sản xuất tia gamma, ông nói thêm R. Craig Walker, một nhà khoa học nhân viên tại Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia ở Socorro, New Mexico .
M 87 nằm ở khoảng cách 50 triệu năm ánh sáng từ Trái đất trong cụm thiên hà Xử Nữ. Lỗ đen ở trung tâm của M 87 lớn gấp sáu tỷ lần so với Mặt trời.
Kích thước của một lỗ đen không quay được cho bởi bán kính Schwarzschild. Mọi thứ - vật chất hoặc phóng xạ - xuất hiện trong một bán kính Schwarzschild của trung tâm lỗ đen sẽ bị nó nuốt chửng. Bán kính Schwarzschild của lỗ đen siêu lớn trong M 87 tương đương với bán kính của Hệ Mặt trời của chúng ta.
Trong trường hợp một số lỗ đen siêu lớn - như trong M 87 - vật chất quay quanh và tiếp cận các lỗ đen có sức mạnh tương đối lớn, được gọi là máy bay phản lực. Vật chất trong các máy bay phản lực di chuyển ra khỏi lỗ đen, thoát khỏi lực hấp dẫn chết người của nó. Các máy bay phản lực là một trong những vật thể lớn nhất trong Vũ trụ và chúng có thể vươn ra hàng ngàn năm ánh sáng từ vùng lân cận của lỗ đen vào môi trường liên thiên hà.
Phát xạ tia gamma năng lượng rất cao từ M 87 được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1998 với kính viễn vọng HEGRA Cherenkov. Ngay cả ngày nay, M 87 là một trong số khoảng 25 nguồn bên ngoài thiên hà của chúng ta được biết là phát ra tia gamma [năng lượng rất cao], Beilicke nói.
Các quan sát mới hiện nay cho thấy sự gia tốc của hạt và sự phát xạ tiếp theo của tia gamma có thể xảy ra trong máy bay phản lực bên trong rất, cách xa hơn 100 Schwarzschild radii từ lỗ đen, một không gian cực kỳ hẹp so với tổng mức độ của máy bay phản lực hoặc thiên hà.
Ngoài VERITAS và VLBA, Hệ thống kính lập thể năng lượng cao (H.E.S.S.) và các đài quan sát tia gamma Gamma-Ray Imaging Cherenkov (MAGIC) khí quyển chính đã tham gia vào các quan sát này.
Chú thích ảnh: Nghệ sĩ khái niệm từ khóa của M87 Lõi bên trong: Lỗ đen, đĩa bồi tụ và máy bay phản lực bên trong. Tín dụng: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Hình ảnh thứ hai: Hình ảnh VLA quy mô lớn của M87: Vòng tròn màu trắng cho biết khu vực trong đó các kính viễn vọng tia gamma có thể cho biết các tia gamma rất năng lượng đang được phát ra. Để thu hẹp vị trí cần thêm VLBA. TÍN DỤNG: NRAO / AUI / NSF
Cắt dán: Ở phía trên bên trái, hình ảnh VLA của thiên hà cho thấy các máy bay phản lực phát ra vô tuyến ở quy mô khoảng 200.000 năm ánh sáng. Các lần phóng to tiếp theo tiến gần hơn vào lõi thiên hà, nơi có lỗ đen siêu lớn. Trong quan niệm nghệ sĩ ngôn ngữ (nền). lỗ đen được minh họa ở trung tâm có kích thước gấp đôi Hệ Mặt trời của chúng ta, một phần rất nhỏ của kích thước thiên hà, nhưng chứa khối lượng gấp sáu tỷ lần Mặt trời. Tín dụng: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Nguồn: Khoa học và Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia, thông qua Eurekalert.
