Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các tia gamma phát ra từ vùng lân cận của lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của thiên hà M87. Một nhạc cụ đặc biệt có tên H.E.S.S., nằm ở Namibia, có thể phát hiện khi những tia này tấn công bầu khí quyển của chúng ta và truy tìm nguồn gốc. Các nhà thiên văn học đã xác định rằng một khu vực không lớn hơn nhiều so với Hệ mặt trời của chúng ta xung quanh lỗ đen là nguyên nhân gây ra sự xuất hiện của tia gamma; lỗ đen đang hoạt động như một máy gia tốc hạt vũ trụ.
Một nhóm các nhà vật lý thiên văn quốc tế đến từ H.E.S.S. sự hợp tác đã công bố phát hiện sự biến đổi ngắn hạn trong dòng tia gamma năng lượng rất cao (VHE) từ thiên hà vô tuyến M 87. Ở Namibia, sự hợp tác đã xây dựng và vận hành một hệ thống phát hiện, được gọi là kính viễn vọng Cherenkov, cho phép các tia gamma này được phát hiện từ mặt đất (xem ghi chú). Hướng hệ thống này vào một thiên hà gần đó, M 87, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra tia gamma VHE trong bốn năm qua. Tuy nhiên, điều ngạc nhiên thực sự là cường độ phát xạ có thể được nhìn thấy sẽ thay đổi mạnh mẽ trong một vài ngày.
Thiên hà vô tuyến khổng lồ M 87
Thiên hà này, nằm cách chòm sao Xử Nữ 50 triệu năm ánh sáng, chứa một lỗ đen siêu lớn gồm 3 nghìn triệu khối lượng mặt trời mà từ đó một tia hạt và từ trường phát ra. Tuy nhiên, không giống như các nguồn tia gamma VHE được quan sát trước đây - được gọi là Blazars - máy bay phản lực trong M 87 không hướng về Trái đất mà được nhìn thấy ở góc khoảng 30 °. Ở Blazars, các tia gamma được cho là phát ra trong phản lực, chuẩn trực xung quanh hướng phản lực và tăng cường năng lượng và cường độ của chúng bằng chuyển động tương đối tính của các hạt phản lực. Do đó, M 87 đại diện cho một loại nguồn tia gamma ngoài luồng mới.
Một dấu hiệu đầu tiên về phát xạ tia gamma VHE từ M 87 đã được nhìn thấy vào năm 1998 với kính viễn vọng HEGRA Cherenkov (một trong những thí nghiệm tiền thân của H.E.S.S.). Với H.E.S.S. kết quả những chỉ dẫn này hiện được xác nhận với độ tin cậy cao hơn. Dòng tia gamma VHE từ M 87 khá mờ nhạt; cho đến nay, không có thiên hà vô tuyến nào khác được nhìn thấy trong các tia gamma VHE, có lẽ vì phần lớn ở xa hơn so với M 87 tương đối gần đó.
Những thay đổi quy mô thời gian ngắn cho chúng ta biết
Thang đo thời gian biến thiên là một chỉ số cho kích thước tối đa của vùng phát xạ. Vì các tia gamma từ phía sau của vùng phát xạ truyền đi lâu hơn cho đến khi chúng đến được chúng ta, các thang thời gian biến đổi có thể ngắn hơn nhiều so với các tia gamma cần để đi qua vùng phát xạ. Các phép đo biến thiên như vậy thường được sử dụng để hạn chế kích thước của vị trí phát xạ ở các vật ở xa, thường có độ chính xác cao hơn so với đo kích thước đối tượng dựa trên phần mở rộng góc trên bầu trời. Thang đo thời gian thay đổi vài ngày mà H.E.S.S. trong M 87 cực kỳ ngắn, ngắn hơn phát hiện ở bất kỳ bước sóng nào khác. Điều này cho chúng ta biết rằng kích thước của vùng tạo ra các tia gamma VHE chỉ bằng kích thước của hệ Mặt trời của chúng ta (1013 m, chỉ bằng khoảng 0,000001% kích thước của toàn bộ thiên hà vô tuyến M 87). Đây không phải là lớn hơn nhiều so với chân trời sự kiện của lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của M 87, Matthias Beilicke, một H.E.S.S. nhà khoa học làm việc tại Đại học Hamburg.
Quan sát này làm cho vùng lân cận ngay lập tức của lỗ đen trung tâm của M 87 trở thành nơi có khả năng nhất để sản xuất tia gamma VHE; các cấu trúc khác trong các máy bay phản lực của M 87 có xu hướng có tỷ lệ lớn hơn. Vật lý của các quy trình sản xuất vẫn chưa được xác định và các cơ chế hoàn toàn mới có thể được gọi do sự gần gũi của lỗ đen mà phát hiện này của H.E.S.S. đội đã chứng minh. Có khả năng là chúng ta đang đối phó với một cơ chế sản xuất khác so với Blazars, người có máy bay phản lực hướng về phía chúng ta. Ở khu vực gần lỗ đen này, vấn đề được tích tụ từ lỗ đen cũng đang tạo ra máy bay phản lực plasma tương đối tính - một quá trình thường chưa được hiểu đầy đủ. Tia gamma đó có thể thoát ra khỏi vùng bạo lực này có thể gây ngạc nhiên, nhưng có thể vì lỗ đen trong M 87 đang tích tụ vật chất ở tốc độ tương đối thấp, so với các lỗ đen khác. Ngoài ra, người ta không thể loại trừ rằng các hiệu ứng tương đối tính như các hiệu ứng diễn ra trong các nguồn ngoài vũ trụ khác đóng góp ở một mức độ nào đó, nhưng cho rằng máy bay phản lực không hướng về phía chúng ta, các hiệu ứng tương đối lớn là không thể xảy ra.
H.E.S.S. dẫn đường
Với những khám phá này và trước đó về các nguồn ngoài vũ trụ, H.E.S.S. đang dẫn đầu trong việc tìm hiểu các quá trình liên quan đến cách thức các photon năng lượng cực kỳ này được tạo ra. Thiên hà vô tuyến M 87 là một phòng thí nghiệm tuyệt vời để nghiên cứu lõi của các thiên hà này, với các lỗ đen siêu lớn của chúng hoạt động như các động cơ để gia tốc các hạt đến năng lượng cực cao, tạo ra tia gamma VHE trong quá trình này. Đối tượng này có thể được nghiên cứu, và so sánh với nhiều Blazar hơn, nhưng xa hơn, nơi máy bay phản lực che khuất tầm nhìn của chúng ta về nguồn trung tâm. Đối với M 87, giờ đây chúng ta biết rằng chúng ta có một cái nhìn rõ ràng về động cơ trung tâm với H.E.S.S., do đó dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về tất cả các nguồn tia gamma Vhe ngoài luồng.
Nguồn gốc: Bản tin xã hội Max Planck
