infos.ro

Echipa internațională observă cea mai interioară structură a avionului quasar | Știri MIT

Nancy Wolfe Kotary | MIT Haystack Observatory,news.mit.edu

În inima aproape a fiecărei galaxii se ascunde o gaură neagră supermasivă. Dar nu toate găurile negre supermasive sunt la fel: există multe tipuri. Quasarurile, sau obiectele cvasi-stelare, sunt unul dintre cele mai strălucitoare și mai active tipuri de găuri negre supermasive.

Un grup internațional de oameni de știință a publicat noi observații ale primului quasar identificat vreodată, cunoscut sub numele de 3C 273 și situat în constelația Fecioarei, care arată cele mai interioare și profunde părți ale jetului de plasmă proeminent al quasarului.

Găurile negre supermasive active emit jeturi de plasmă înguste, incredibil de puternice, care scapă aproape cu viteza luminii. Aceste avioane au fost studiate de-a lungul mai multor decenii, dar procesul lor de formare este încă un mister pentru astronomi și astrofizicieni. O problemă nerezolvată a fost cum și unde sunt colimate jeturile sau concentrate într-un fascicul îngust, care le permite să se extindă la distanțe extreme dincolo de galaxia gazdă și chiar să afecteze evoluția galactică. Aceste noi observații sunt până acum cele mai adânci în inima unei găuri negre, unde fluxul de plasmă este colimat într-un fascicul îngust.

Acest nou studiu, publicat astăzi în Jurnalul Astrofizic, include observații ale jetului 3C 273 la cea mai mare rezoluție unghiulară până în prezent, obținând date pentru cea mai interioară porțiune a jetului, aproape de gaura neagră centrală. Lucrarea inovatoare a fost posibilă prin utilizarea unui set de antene radio strâns coordonate de pe tot globul, o combinație a Matrice Global Millimeter VLBI (GMVA) și Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA) în Chile. S-au făcut și observații coordonate cu High Sensitivity Array pentru a studia 3C 273 la diferite scale, pentru a măsura și forma globală a jetului. Datele din acest studiu au fost colectate în 2017, cam în aceeași perioadă în care observațiile Event Horizon Telescope (EHT) au dezvăluit primele imagini ale unei găuri negre.

Imaginea jetului 3C 273 oferă oamenilor de știință prima vedere a părții interioare a jetului într-un quasar, unde are loc colimarea. Echipa a mai descoperit că unghiul fluxului de plasmă care curge din gaura neagră este înăsprit pe o distanță foarte mare. Această parte care se îngustează a jetului continuă incredibil de departe, cu mult dincolo de zona în care domină gravitația găurii negre.

„Este izbitor să vedem că forma curentului puternic se formează încet pe o distanță lungă într-un quasar extrem de activ. Acest lucru a fost descoperit și în apropiere în găuri negre supermasive mult mai slabe și mai puțin active”, spune Kazunori Akiyama, cercetător la Observatorul MIT Haystack și lider de proiect. „Rezultatele ridică o nouă întrebare: cum are loc colimarea jetului atât de constant în sistemele de găuri negre atât de variate?”

„3C 273 a fost studiat de zeci de ani ca cel mai apropiat laborator ideal pentru jeturile quasar”, spune Hiroki Okino, autorul principal al acestei lucrări și doctorand la Universitatea din Tokyo și Observatorul Național Astronomic din Japonia. „Cu toate acestea, chiar dacă quasarul este un vecin apropiat, până de curând, nu am avut un ochi suficient de ascuțit pentru a vedea unde este modelat acest flux puternic îngust de plasmă.”

Noile imagini incredibil de clare ale avionului 3C 273 au fost posibile prin includerea matricei ALMA. GMVA și ALMA au fost conectate pe continente folosind o tehnică numită interferometrie de bază foarte lungă (VLBI) pentru a obține informații foarte detaliate despre sursele astronomice îndepărtate. Remarcabila capacitate VLBI a ALMA a fost activată de echipa ALMA Phasing Project (APP). Echipa internațională APP, condusă de Observatorul MIT Haystack, a dezvoltat hardware-ul și software-ul pentru a transforma ALMA, o serie de 66 de telescoape, în cea mai sensibilă stație de interferometrie astronomică din lume. Colectarea datelor la aceste lungimi de undă crește foarte mult rezoluția și sensibilitatea matricei. Această capacitate a fost fundamentală și pentru activitatea de imagistică a găurii negre a EHT.

„Abilitatea de a utiliza ALMA ca parte a rețelelor globale VLBI a schimbat jocul complet pentru știința găurii negre”, spune Lynn Matthews, cercetător principal al MIT Haystack Observatory și om de știință comandant pentru APP. „Ne-a permis să obținem primele imagini ale găurilor negre supermasive, iar acum ne ajută să vedem pentru prima dată noi detalii incredibile despre modul în care găurile negre își alimentează jeturile.”

Acest studiu deschide ușa pentru explorarea ulterioară a proceselor de colimare cu jet în alte tipuri de găuri negre. Datele obținute la frecvențe mai înalte, cum ar fi 230 și 345 GHz cu EHT, vor permite oamenilor de știință să observe detalii și mai fine în quasari și alte găuri negre.

„Această descoperire aruncă o lumină nouă asupra colimării jeturilor în jeturile quasar”, spune Keiichi Asada, cercetător asociat la Academia Sinica, Institutul de Astronomie și Astrofizică (ASIAA) din Taiwan. „Ochii mai ascuțiți ai EHT vor permite accesul în regiuni similare în avioane quasar mai îndepărtate. Sperăm să putem face progrese în noile noastre „teme” din acest studiu, ceea ce ne poate permite să răspundem în sfârșit la problema veche de o sută de ani a modului în care sunt colimate avioanele.”

GMVA observă la o lungime de undă de 3 mm, folosind următoarele stații pentru această cercetare în aprilie 2017: opt antene ale Very Long Baseline Array (VLBA), radiotelescopul Effelsberg 100m al Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), IRAM Telescopul de 30 m, telescopul de 20 m al Observatorului Spațial Onsala și Radio Telescopul de 40 m al Observatorului Yebes. Datele au fost corelate la corelatorul DiFX VLBI la MPIfR din Bonn, Germania.

ALMA este un parteneriat al Observatorului European de Sud (ESO, reprezentând statele sale membre), NSF (SUA) și NINS (Japonia), împreună cu NRC (Canada), MOST și ASIAA (Taiwan) și KASI (Republica Coreea). în cooperare cu Republica Chile. Observatorul comun ALMA este operat de ESO, AUI/NRAO și NAOJ.

Organizațiile partenere APP includ Observatorul MIT HaystackSTATELE UNITE ALE AMERICII; Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), Germania; Universitatea din ConcepciónChile; Observatorul Național Astronomic al Japoniei (NAOJ), Japonia; Observatorul Național de Radio Astronomie (NRAO), SUA; Institutul de Astronomie și Astrofizică, Academia Sinica (ASIAA), Taiwan; Observatorul spațial OnsalaSuedia; Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică (CfA), SUA; si Universitatea din Valencia, Spania. Finanțarea pentru APP a fost oferită de către National Science Foundation Major Research Instrumentation Program, ALMA North America Development Program și de partenerii internaționali de partajare a costurilor.

VLBA este un instrument al Observatorului Național de Radio Astronomie, o instalație a Fundației Naționale pentru Știință din SUA, operată în baza unui acord de cooperare de către Associated Universities, Inc.

Sursa articol

You might also like