infos.ro

Astronomii imaginează câmpuri magnetice la marginea găurii negre a lui M87 | Știri MIT

MIT Haystack Observatory,news.mit.edu

Acest articol este adaptat după un anunț al Telescopului Event Horizon.

Observatorul MIT Haystack este una dintre cele 13 instituții interesate care constituie colaborarea Event Horizon Telescope (EHT), care a produs prima imagine a unei găuri negre. EHT a dezvăluit astăzi o nouă vedere a obiectului masiv din centrul galaxiei M87: cum arată acesta în lumină polarizată. Este pentru prima dată când astronomii au putut măsura polarizarea, o semnătură a câmpurilor magnetice, atât de aproape de marginea unei găuri negre. Observațiile sunt cheie pentru a explica modul în care galaxia M87, situată la 55 de milioane de ani lumină distanță, este capabilă să lanseze jeturi energetice din miezul său.

Omul de știință de la Haystack, Vincent Fish, spune: „Sute de oameni din întreaga lume în colaborarea EHT, inclusiv oameni de știință și ingineri de la Haystack, au lucrat foarte mult pentru a investiga rolul câmpurilor magnetice în modelarea jeturilor în jurul găurilor negre. Se pot acumula câmpuri magnetice și să domine asupra atracției intense a gravitației? Datele noastre oferă un răspuns.”

Pe 10 aprilie 2019, oamenii de știință au lansat prima imagine a unei găuri negre, dezvăluind o structură strălucitoare asemănătoare unui inel, cu o regiune centrală întunecată – umbra găurii negre. De atunci, colaborarea EHT a aprofundat în datele despre obiectul supermasiv din inima galaxiei M87, colectate în 2017. Ei au dezvăluit că celebrul inel de lumină de la marginea găurii negre M87 a fost polarizat peste inel.

„Astronomii au obținut un nou instrument pentru a studia magnetismul unei găuri negre cu imagistica directă a polarizării luminii”, explică Kazunori Akiyama, coordonator al Grupului de lucru pentru imagistică EHT și cercetător de la Observatorul Haystack. „Această performanță remarcabilă a Telescopul Event Horizon a fost cu adevărat realizat prin ani de eforturi internaționale de a dezvolta tehnici de ultimă generație în fiecare etapă a procesării complexe a semnalului, de la telescoape la imagini.”

Lumina devine polarizată atunci când trece prin anumite filtre, cum ar fi lentilele ochelarilor de soare polarizați, sau când este emisă în regiuni fierbinți ale spațiului care sunt magnetizate. În același mod, ochelarii de soare polarizați transmit doar o anumită orientare a câmpului electric din razele de lumină ale soarelui, astronomii pot obține informații despre orientarea câmpului electric al luminii care vine din spațiul cosmic, prin utilizarea polarizatoarelor instalate în telescoapele lor. Mai exact, polarizarea le permite astronomilor să cartografieze liniile câmpului magnetic prezent la marginea interioară a găurii negre.

„Polarizarea este un instrument puternic disponibil astronomilor pentru a sonda condițiile fizice într-unul dintre cele mai extreme medii din univers. Poate oferi indicii nu numai asupra puterii și orientării câmpurilor magnetice, ci și asupra cât de bine ordonate sunt acele câmpuri, și, posibil, chiar ceva despre materialul altfel invizibil care se află între noi și materialul care emite unde radio”, spune Colin Lonsdale, director al Observatorului MIT Haystack și președinte al consiliului pentru telescopul Event Horizon.

Jeturile strălucitoare de energie și materie care ies din miezul lui M87 și se extind la cel puțin 5.000 de ani lumină de centrul său sunt una dintre cele mai misterioase și mai energetice caracteristici ale galaxiei. Cea mai mare parte a materiei care se află aproape de marginea unei găuri negre intră. Cu toate acestea, unele dintre particulele din jur scapă cu câteva momente înainte de capturare și sunt aruncate departe în spațiu sub formă de jeturi.

Astronomii s-au bazat pe diferite modele despre modul în care materia se comportă în apropierea găurii negre pentru a înțelege mai bine acest proces. Dar ei încă nu știu exact cum sunt lansate jeturi mai mari decât galaxia din regiunea sa centrală, care este la fel de mică ca și sistemul solar, sau exact cum cade materia în gaura neagră. Cu noua imagine EHT a găurii negre și a umbrei acesteia în lumină polarizată, astronomii au reușit pentru prima dată să privească în regiunea aflată chiar în afara găurii negre, unde are loc această interacțiune între materia care curge și este ejectată.

Observațiile oferă noi informații despre structura câmpurilor magnetice chiar în afara găurii negre. Echipa a descoperit că doar modelele teoretice care prezintă gaz puternic magnetizat pot explica ceea ce văd la orizontul evenimentului.

„Noile imagini de polarizare sugerează că jetul puternic este format de fluxul de plasmă oprit de câmpurile magnetice aliniate din vecinătatea găurii negre, rezistând puternicei sale gravitații”, explică Kotaro Moriyama, un post-doctorat în străinătate al Societății Japoneze pentru Promovarea Știință la Observatorul Haystack.

Pentru a observa inima galaxiei M87, colaborarea a legat opt ​​telescoape din întreaga lume, inclusiv ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) și APEX (Experimentul Atacama Pathfinder) din nordul Chile, pentru a crea un telescop virtual de dimensiunea Pământului, EHT. Rezoluția impresionantă obținută cu EHT este echivalentă cu cea necesară pentru a măsura lungimea unui card de credit pe suprafața lunii.

„ALMA joacă un rol central în întregul proces: este situat central pentru a lega matricea EHT și este, de asemenea, cel mai sensibil telescop din matrice, deci este esențial pentru a valorifica la maximum datele EHT”, spune Geoff. Crew, cercetător Haystack. „În plus, anii de muncă pe analiza polarimetriei ALMA au dat mult mai mult decât ne-am imaginat.”

Această rezoluție a permis echipei să observe în mod direct umbra găurii negre și inelul de lumină din jurul ei, noua imagine cu lumină polarizată arătând în mod clar că inelul este magnetizat. Rezultatele sunt publicate astăzi în două lucrări separate în Scrisorile din jurnalul astrofizic prin colaborarea EHT. Cercetarea a implicat peste 300 de cercetători din mai multe organizații și universități din întreaga lume.

O a treia lucrare, „Proprietățile polarimetrice ale țintelor telescopului Event Horizon de la ALMA”, a fost de asemenea publicată în Scrisori din jurnalul astrofiziccondus de Ciriaco Goddi, om de știință la Universitatea Radboud și Observatorul Leiden, Țările de Jos, și incluzând cercetătorii Haystack Geoff Crew și Lynn Matthews, și pe baza datelor de la ALMA.

Goddi spune: „Datele ALMA au fost achiziționate simultan cu observațiile VLBI efectuate în aprilie 2017 cu EHT (și GMVA); în acest sens, ele sunt un „produs secundar” al operațiunilor VLBI. Datele ALMA au fost esențiale pentru calibrarea, imaginea și interpretarea observațiilor de polarizare EHT, oferind constrângeri stricte asupra modelelor teoretice care explică modul în care se comportă materia în apropierea orizontului evenimentelor găurii negre. Aceste date oferă, de asemenea, o descriere a structurii câmpului magnetic de-a lungul jeturilor relativiste puternice care se extind cu mult dincolo de galaxia M87. Informațiile combinate de la EHT și ALMA le permit oamenilor de știință să investigheze rolul câmpurilor magnetice din vecinătatea orizontului de evenimente până cu mult dincolo de galaxia M87, de-a lungul jeturilor sale relativiste puternice (la scară de mii de ani lumină).

Crew adaugă: „ALMA face o punte între rezoluția ultra-înaltă a matricelor VLBI și cea obținută cu alte tehnici de măsurare. În combinație, această bogăție de date noi de polarimetrie ar trebui să ne permită să facem progrese în înțelegerea acestui obiect fascinant”.

Mai multe informatii

Colaborarea EHT implică peste 300 de cercetători din Africa, Asia, Europa și America de Nord și de Sud. Colaborarea internațională lucrează pentru a capta cele mai detaliate imagini ale găurilor negre obținute vreodată prin crearea unui telescop virtual de dimensiunea Pământului. Sprijinit de investiții internaționale considerabile, EHT conectează telescoapele existente folosind sisteme noi – creând un instrument fundamental nou, cu cea mai mare putere de rezoluție unghiulară care a fost obținută până acum.

Telescoapele individuale implicate sunt ALMA, APEX, Telescopul IRAM de 30 de metri, Observatorul IRAM NOEMA, Telescopul James Clerk Maxwell, Telescopul Large Millimeter, Submillimeter Array, Telescopul Submilimetru, Telescopul South Pole, Telescopul Kitt Peak, și Telescopul Groenlanda.

Consorțiul EHT este format din 13 institute de părți interesate: Institutul de Astronomie și Astrofizică Academia Sinica, Universitatea din Arizona, Universitatea din Chicago, Observatorul din Asia de Est, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Telescopul Large Millimeter, Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory din Japonia, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University și Smithsonian Astrophysical Observatory.

Sursa articol

You might also like