Astronoomid on avastanud galaktika M87 keskmes asuva supermassiivse musta augu lähedusest voogavad gammakiired. Namiibias asuv spetsiaalne instrument H.E.S.S. suudab tuvastada, millal need kiired meie atmosfääri löövad, ja allikat tagasi otsida. Astronoomid on kindlaks teinud, et gammakiirte väljavoolu eest vastutab musta auku ümbritsev piirkond, mis pole palju suurem kui meie Päikesesüsteem; must auk toimib nagu kosmiliste osakeste kiirendi.
Rahvusvaheline astrofüüsikute meeskond H.E.S.S. koostöö on teatanud raadiogalaktikast M 87 pärineva väga suure energiaga (VHE) gammakiirte lühiajaliste muutuste avastamisest. Namiibias on koostöö ehitanud ja opereerinud Cherenkovi teleskoopidena tuntud tuvastussüsteemi, mis võimaldab neid gammakiiri tuvastada maapinnast (vt märkusi). Osutades seda süsteemi lähedal asuvale galaktikale M 87, on meeskond tuvastanud VHE gammakiired viimase nelja aasta jooksul. Tõeline üllatus on aga see, et heite intensiivsus võib mõne päeva jooksul drastiliselt muutuda.
Hiiglaslik raadiogalaktika M 87
See Neitsi tähtkujus 50 miljoni valgusaasta kaugusel asuvas galaktikas on 3 000 miljoni päikese massiga ülikerge must auk, millest eraldub osakeste ja magnetväljade joa. Erinevalt varem täheldatud VHE gammakiirguse ekstragalaktilistest allikatest - tuntud kui Blazars - ei ole M 87 juga suunatud Maa poole, vaid on näha umbes 30 ° nurga all. Blazarsis arvatakse, et gammakiired kiirgavad joas, kollimeeruvad joa suuna ümber ja võimendavad nende energiat ja intensiivsust reaktiivjoonte osakeste relativistliku liikumisega. Seetõttu tähistab M 87 uut tüüpi ekstragalaktilist gammakiirguse allikat.
Esimene nähtus VHE gammakiirguse kiirgusest M 87 nägi 1998. aastal HEGRA Cherenkovi teleskoopide abil (üks H.E.S.S.-i eelkäijakatseid). Koos H.E.S.S. Tulemused on neid näidustusi nüüd kindlamini kinnitatud. M 87-st pärinevate VHE gammakiirte voog on üsna nõrk; ühtegi teist raadiogalaktikat polnud VHE gammakiirtes seni nähtud, ilmselt seetõttu, et enamik neist on kaugemal kui suhteliselt lähedal asuv M 87.
Milline lühike ajaline varieeruvus meile ütleb
Varieeruvuse ajakava on heitepiirkonna maksimaalse suuruse näitaja. Kuna emissioonipiirkonna tagumisest otsast pärit gammakiired liiguvad kauem, kuni nad jõuavad meieni, ei saa varieerumisaja skaalad olla palju lühemad kui aeg, mida gammakiired vajavad emissioonipiirkonna ületamiseks. Selliseid varieeruvuse mõõtmisi kasutatakse sageli kaugetes objektides sisalduva heitekoha suuruse piiramiseks, sageli suurema täpsusega, kui mõõta objekti suurust taeva nurga pikenduse põhjal. Mõne päeva varieeruvuse ajakava, mida nägi H.E.S.S. M 87-s on äärmiselt lühike, lühem kui mis tahes muu lainepikkuse korral tuvastatud. See ütleb meile, et VHE gammakiiri tekitava piirkonna suurus on peaaegu meie päikesesüsteemi suurus (1013 m, ainult umbes 0,000001% kogu raadiogalaktika M 87 suurusest). "See ei ole palju suurem kui M 87 keskel asuv ülimassiivse musta augu sündmushorisont," ütleb Matthias Beilicke, H.E.S.S. Hamburgi ülikoolis töötav teadlane.
See tähelepanek muudab VHE gammakiirte tekke kõige tõenäolisemaks kohaks M 87 keskse musta augu vahetus läheduses; teistel M 87 düüside konstruktsioonidel on tavaliselt suurem skaala. Tootmisprotsesside füüsika on veel määratlemata ja täiesti uudseid mehhanisme saab kasutada musta augu läheduse tõttu, mille see avastus H.E.S.S. meeskond on näidanud. On tõenäoline, et tegemist on teistsuguse tootmismehhanismiga kui Blazarsi puhul, mille reaktiivlennukid suunavad meie poole. Selles musta augu lähedal asuvas piirkonnas loob mustast august eralduv aine ka relativistliku plasmajoa - protsess, mida üldiselt pole veel täielikult mõistetud. See, et gammakiired pääsevad sellest vägivaldsest piirkonnast välja, võib tunduda üllatav, kuid see on võimalik, kuna M 87 must auk akumuleerub teiste mustade aukudega võrreldes suhteliselt aeglaselt. Samuti ei saa välistada, et relativistlikud mõjud, nagu need, mis toimuvad muudes galaktikavälistes allikates, aitavad mingil tasemel kaasa, kuid arvestades, et joa ei suuna meid poole, on suured relativistlikud mõjud vähetõenäolised.
H.E.S.S. teejuhiks
Selle ja eelnevate avastustega ekstragalaktilistest allikatest avastas H.E.S.S. on eeskujuks nende erakordselt energiliste footonite tekitamise protsesside mõistmisel. Raadiogalaktika M 87 on suurepärane laboratoorium nende galaktikate tuuma uurimiseks. Nende supermassiivsed mustad augud toimivad mootoritena osakeste kiirendamisel äärmiselt kõrgele energiale, andes protsessis VHE gammakiiri. Seda objekti saab uurida ja võrrelda arvukamate, kuid kaugemate Blazaaridega, kus joa varjab meie vaadet kesksele allikale. M 87 puhul teame nüüd, et meil on H.E.S.S.-ga keskne mootor selgesti nähtav, mis aitab paremini mõista kõiki ekstragalaktilisi VHE-gammakiirguse allikaid.
Algne allikas: Max Plancki Seltsi uudisteade
