Da den gigantiske radiogalaksen Messier 87 (M 87) slapp løs en strøm av gammastråling og radiofluks, så tilfeldigvis et internasjonalt samarbeid av 390 forskere. De rapporterer om funnet i denne ukens utgave av Science Express.
Resultatene gir første eksperimentelle bevis på at partikler er akselerert til ekstremt høye energier i umiddelbar nærhet av et supermassivt svart hull og deretter avgir de observerte gammastrålene. Gamma-strålene har energier en billion ganger høyere enn synlig lys.
Matthias Beilicke og Henric Krawczynski, begge fysikere ved Washington University i St. Louis, koordinerte prosjektet ved hjelp av Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) samarbeid. Arbeidet involverte tre matriser av 12-meters (39 fot) til 17 meter (56 fot) teleskoper, som oppdager svært høye energi gamma-stråler, og Very Long Baseline Array (VLBA) som oppdager radiobølger med høyt romlig presisjon.
“Vi hadde planlagte gammastråleobservasjoner av M 87 i et nært samarbeid med de tre store gammastråleobservatorene VERITAS, H.E.S.S. og MAGIC, og vi var heldige som en ekstraordinær gammastråling som skjedde akkurat da kilden ble observert med VLBA og dens imponerende romlige resolusjonskraft, ”sa Beilicke.
"Bare ved å kombinere høyoppløselige radioobservasjoner med VHE gammastråleobservasjoner tillot vi oss å finne stedet for gammastråleproduksjonen," la R. Craig Walker, en stabsforsker ved National Radio Astronomy Observatory i Socorro, New Mexico .
M 87 ligger i en avstand på 50 millioner lysår fra Jorden i Jomfruen-galaksenes klynge. Det sorte hullet i sentrum av M 87 er seks milliarder ganger mer massivt enn Sola.
Størrelsen på et ikke-roterende svart hull er gitt av Schwarzschild-radius. Alt - materie eller stråling - som kommer innenfor en Schwarzschild-radius i midten av det sorte hullet, blir svelget av det. Schwarzschild-radiusen til det supermassive sorte hullet i M 87 kan sammenlignes med radiusen til solsystemet vårt.
Når det gjelder noen supermassive sorte hull - som i M 87 - materie som kretser rundt og nærmer seg det sorte hullet, kraftige relativistiske strømninger, kalt jetfly. Saken i jetflyene reiser bort fra det sorte hullet og slipper unna den dødelige tyngdekraften. Jetene er noen av de største objektene i universet, og de kan nå ut i mange tusen lysår fra nærområdet til det sorte hullet til det intergalaktiske mediet.
Meget høyenergi-stråleutslipp fra M 87 ble først oppdaget i 1998 med HEGRA Cherenkov-teleskoper. "Men selv i dag er M 87 en av bare rundt 25 kilder utenfor vår galakse som er kjent for å avgi [veldig høy energi] gammastråler," sier Beilicke.
De nye observasjonene viser nå at partikkelakselerasjonen, og den påfølgende utslippet av gammastråler, kan skje i selve “indre strålen”, mindre enn 100 Schwarzschild-radier borte fra det sorte hullet, som er et ekstremt trangt rom sammenlignet med total utstrekning av jet eller galaksen.
I tillegg til VERITAS og VLBA, var det høye energisystemet stereoskopisk system (H.E.S.S.) og de viktigste atmosfæriske gammastrålebilder Cherenkov (MAGIC) gammastråleobservatoriene involvert i disse observasjonene.
Bly bildetekst: Artists Conception of M87's inner core: Black hole, accretion disk og inner jet. Kreditt: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Andre bilde: Storskala VLA-bilde av M87: Hvit sirkel indikerer området hvor gammastråle-teleskoper kunne fortelle de veldig energiske gammastrålene som ble sendt ut. For å begrense plasseringen ytterligere krevde VLBA. KREDITT: NRAO / AUI / NSF
Collage: Øverst til venstre viser et VLA-bilde av galaksen de radiostrålende jetflyene i en skala fra omtrent 200 000 lysår. Påfølgende zoomer skrider frem nærmere galakseens kjerne, der det supermassive sorte hullet ligger. I kunstnerens unnfangelse (bakgrunn). det sorte hullet som er illustrert i midten er omtrent dobbelt så stort som solsystemet vårt, en liten brøkdel av størrelsen på galaksen, men har rundt seks milliarder ganger solens masse. Kreditt: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
kilder: Vitenskap og National Radio Astronomy Observatory, via EurekAlert.
