När den gigantiska radiogalaxen Messier 87 (M 87) släppte loss en ström av gammastrålning och radioflöde såg man på ett internationellt samarbete med 390 forskare. De rapporterar om upptäckten i veckans nummer av Science Express.
Resultaten ger första experimentella bevis på att partiklar accelereras till extremt höga energier i omedelbar närhet av ett supermassivt svart hål och sedan avger de observerade gammastrålarna. Gammastrålarna har energier en biljon gånger högre än synligt ljus.
Matthias Beilicke och Henric Krawczynski, båda fysiker vid Washington University i St. Louis, samordnade projektet med samarbete Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS). Insatsen omfattade tre matriser av 12-meters (39 fot) till 17 meter (56 fot) teleskop, som upptäcker mycket högenergiska gammastrålar, och Very Long Baseline Array (VLBA) som upptäcker radiovågor med hög rumslig precision.
”Vi hade schemalagda gammastråleobservationer av M 87 i ett nära samarbete med de tre stora gammastråleobservatorierna VERITAS, H.E.S.S. och MAGIC, och vi hade tur att en extraordinär gammastrålning skedde precis när källan observerades med VLBA och dess imponerande rumsliga upplösningskraft, ”sade Beilicke.
"Bara att kombinera högupplösta radioobservationer med VHE-gammastråleobservationer tillät oss att hitta platsen för gammastrålningsproduktionen," tillägger R. Craig Walker, en personalforskare vid National Radio Astronomy Observatory i Socorro, New Mexico .
M 87 är beläget på ett avstånd av 50 miljoner ljusår från jorden i Virgo-kluster av galaxer. Det svarta hålet i mitten av M 87 är sex miljarder gånger massivare än solen.
Storleken på ett icke-roterande svart hål ges av Schwarzschild-radien. Allt - materia eller strålning - som kommer inom en Schwarzschild-radie i mitten av det svarta hålet kommer att sväljas av det. Schwarzschild-radien för det supermassiva svarta hålet i M 87 är jämförbar med radien för vårt solsystem.
När det gäller vissa supermassiva svarta hål - som i M 87 - materier som kretsar och närmar sig det svarta hålet driver mycket relativistiska utflöden, kallade jetflyg. Målet i strålarna reser bort från det svarta hålet och undgår dess dödliga gravitationskraft. Strålarna är några av de största föremålen i universum, och de kan nå ut många tusentals ljusår från närheten av det svarta hålet till det intergalaktiska mediet.
Mycket högenergi-strålning från M 87 upptäcktes först 1998 med HEGRA Cherenkov-teleskop. "Men även i dag är M 87 en av endast cirka 25 källor utanför vår galax som är kända för att ge ut [mycket hög energi] gammastrålar," säger Beilicke.
De nya observationerna visar nu att partikelaccelerationen och efterföljande utsläpp av gammastrålar kan hända i själva ”inre strålen”, mindre än cirka 100 Schwarzschild-radier bort från det svarta hålet, vilket är ett extremt smalt utrymme jämfört med strålens totala utsträckning eller galaxen.
Förutom VERITAS och VLBA var det högenergiska stereoskopiska systemet (H.E.S.S.) och de stora atmosfäriska gammastrålningsbilden Cherenkov (MAGIC) gammastråleobservatorier involverade i dessa observationer.
Huvudbildtexter: Artists Conception of M87's inner core: Black hole, accretion disk och inner jet. Kredit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Andra bilden: Storskalig VLA-bild av M87: Vit cirkel indikerar det område inom vilket gammastrålteleskop kunde berätta för de mycket energiska gammastrålarna som släpptes ut. För att begränsa platsen krävs ytterligare VLBA. KREDIT: NRAO / AUI / NSF
Collage: Uppe till vänster visar en VLA-bild av galaxen de radioavgivande strålarna i en skala av cirka 200 000 ljusår. Efterföljande zoomer fortskrider närmare galaxens kärna, där det supermassiva svarta hålet finns. I konstnärens uppfattning (bakgrund). det svarta hålet illustrerat i mitten är ungefär dubbelt så stort som vårt solsystem, en liten bråkdel av storleken på galaxen, men har ungefär sex miljarder gånger solens massa. Kredit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
källor: Vetenskap och National Radio Astronomy Observatory, via EurekAlert.
