Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ακτίνες γάμμα που ρέουν από την περιοχή της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας στην καρδιά του γαλαξία M87. Ένα ειδικό όργανο που ονομάζεται H.E.S.S., που βρίσκεται στη Ναμίμπια, μπορεί να εντοπίσει πότε αυτές οι ακτίνες χτυπούν την ατμόσφαιρά μας και να εντοπίσουν την πηγή. Οι αστρονόμοι έχουν προσδιορίσει ότι μια περιοχή όχι πολύ μεγαλύτερη από το ηλιακό μας σύστημα γύρω από τη μαύρη τρύπα είναι υπεύθυνη για αυτήν την έκχυση ακτίνων γάμμα. η μαύρη τρύπα λειτουργεί σαν κοσμικός επιταχυντής σωματιδίων.
Μια διεθνής ομάδα αστροφυσικών από το H.E.S.S. Η συνεργασία ανακοίνωσε την ανακάλυψη βραχυπρόθεσμης μεταβλητότητας στη ροή ακτίνων γάμμα πολύ υψηλής ενέργειας (VHE) από το ραδιο γαλαξία M 87. Στη Ναμίμπια, η συνεργασία έχει δημιουργήσει και λειτουργεί ένα σύστημα ανίχνευσης, γνωστό ως τηλεσκόπια Cherenkov, το οποίο επιτρέπει αυτές τις ακτίνες γάμμα να ανιχνεύονται από το επίπεδο του εδάφους (βλ. σημειώσεις). Δείχνοντας αυτό το σύστημα σε έναν κοντινό γαλαξία, M 87, η ομάδα εντόπισε ακτίνες γάμμα VHE τα τελευταία τέσσερα χρόνια. Η πραγματική έκπληξη είναι, ωστόσο, ότι η ένταση των εκπομπών μπορεί να φανεί ότι αλλάζει δραστικά μέσα σε μερικές ημέρες περιστασιακά.
Ο γιγαντιαίος ραδιο γαλαξίας M 87
Αυτός ο γαλαξίας, που βρίσκεται 50 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στον αστερισμό της Παρθένου, φιλοξενεί μια υπερ-τεράστια μαύρη τρύπα 3 χιλιάδων εκατομμυρίων ηλιακών μαζών από την οποία εκτοξεύεται ένα σωματίδιο σωματιδίων και μαγνητικών πεδίων. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις προηγουμένως παρατηρούμενες εξωγαλακτικές πηγές ακτίνων γάμμα VHE - γνωστές ως Blazars - ο πίδακας στο Μ 87 δεν δείχνει προς τη Γη αλλά φαίνεται σε γωνία περίπου 30 °. Στα Blazars, οι ακτίνες γάμμα πιστεύεται ότι εκπέμπονται στον πίδακα, συναρμολογούνται γύρω από την κατεύθυνση του πίδακα και ενισχύονται στην ενέργεια και την έντασή τους από την σχετικιστική κίνηση των σωματιδίων πίδακα. Ως εκ τούτου, το Μ 87 αντιπροσωπεύει έναν νέο τύπο εξωγαλαξιακής πηγής ακτίνων γάμμα.
Μια πρώτη ένδειξη εκπομπής ακτίνων γάμμα VHE από το M 87 παρατηρήθηκε το 1998 με τα τηλεσκόπια HEGRA Cherenkov (ένα από τα πρόδρομα πειράματα του H.E.S.S.). Με το H.E.S.S. αποτελέσματα αυτές οι ενδείξεις επιβεβαιώνονται τώρα με μεγαλύτερη αυτοπεποίθηση. Η ροή των ακτίνων γάμμα VHE από το M 87 είναι αρκετά αχνή. Κανένας άλλος ραδιο γαλαξίας δεν είχε δει μέχρι τώρα στις ακτίνες γάμμα VHE, πιθανώς επειδή οι περισσότεροι είναι πιο απομακρυσμένοι από το σχετικά κοντινό M 87.
Τι σύντομη χρονική μεταβλητότητα μας λέει
Η χρονική κλίμακα μεταβλητότητας είναι ένας δείκτης για το μέγιστο μέγεθος της περιοχής εκπομπών. Δεδομένου ότι οι ακτίνες γάμμα από το πίσω άκρο της περιοχής εκπομπών ταξιδεύουν περισσότερο έως ότου φτάσουν σε εμάς, οι χρονικές κλίμακες μεταβλητότητας δεν μπορούν να είναι πολύ μικρότερες από την ώρα που οι ακτίνες γάμμα απαιτούν να διασχίσουν την περιοχή εκπομπών. Τέτοιες μετρήσεις μεταβλητότητας χρησιμοποιούνται συχνά για τον περιορισμό του μεγέθους της θέσης εκπομπών σε απομακρυσμένα αντικείμενα, συχνά για μεγαλύτερη ακρίβεια από τη μέτρηση του μεγέθους του αντικειμένου με βάση τη γωνιακή επέκταση στον ουρανό. Η χρονική κλίμακα μεταβλητότητας λίγων ημερών που παρατηρήθηκε από τον H.E.S.S. στο M 87 είναι εξαιρετικά μικρό, μικρότερο από το ανιχνεύεται σε οποιοδήποτε άλλο μήκος κύματος. Αυτό μας λέει ότι το μέγεθος της περιοχής που παράγει τις ακτίνες γάμμα VHE είναι περίπου το μέγεθος του ηλιακού μας συστήματος (1013 m, μόνο περίπου 0,000001% του μεγέθους ολόκληρου του ραδιο γαλαξία M 87). «Αυτό δεν είναι πολύ μεγαλύτερο από τον ορίζοντα γεγονότων της υπερ-τεράστιας μαύρης τρύπας στο κέντρο του M 87», λέει ο Matthias Beilicke, H.E.S.S. επιστήμονας που εργάζεται στο Πανεπιστήμιο του Αμβούργου.
Αυτή η παρατήρηση καθιστά την άμεση γειτνίαση με την κεντρική μαύρη τρύπα του M 87 το πιο πιθανό μέρος για την παραγωγή ακτίνων γάμμα VHE. Άλλες δομές στα αεροπλάνα του M 87 τείνουν να έχουν μεγαλύτερες κλίμακες. Η φυσική των παραγωγικών διαδικασιών δεν έχει ακόμη καθοριστεί, και μπορούν να επικαλεσθούν εντελώς νέοι μηχανισμοί λόγω της εγγύτητας της μαύρης τρύπας από την οποία αυτή η ανακάλυψη από τον H.E.S.S. η ομάδα έχει δείξει. Είναι πιθανό ότι αντιμετωπίζουμε έναν διαφορετικό μηχανισμό παραγωγής από αυτόν των Blazars, των οποίων τα αεροσκάφη δείχνουν προς εμάς. Σε αυτήν την περιοχή κοντά στη μαύρη τρύπα, το θέμα που συσσωρεύεται από τη μαύρη τρύπα δημιουργεί επίσης το σχετικιστικό πίδακα πλάσματος - μια διαδικασία που γενικά δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητή. Ότι οι ακτίνες γάμμα μπορούν να ξεφύγουν από αυτήν τη βίαιη περιοχή μπορεί να φαίνεται εκπληκτική, αλλά είναι εφικτή δεδομένου ότι η μαύρη τρύπα στο M 87 συσσωρεύει ύλη με σχετικά χαμηλό ρυθμό, σε σύγκριση με άλλες μαύρες τρύπες. Επίσης, δεν μπορεί κανείς να αποκλείσει ότι οι σχετικιστικές επιδράσεις όπως αυτές που συμβαίνουν σε άλλες εξωγαλακτικές πηγές συμβάλλουν σε κάποιο επίπεδο, αλλά δεδομένου ότι το αεροσκάφος δεν δείχνει προς μας, είναι απίθανο τα μεγάλα σχετικιστικά αποτελέσματα.
Η.Σ.Σ. καθοδηγώντας
Με αυτό και τις προηγούμενες ανακαλύψεις εξωγαλαξιακών πηγών, το H.E.S.S. πρωτοστατεί στην κατανόηση των διαδικασιών που σχετίζονται με τον τρόπο παραγωγής αυτών των εξαιρετικά ενεργητικών φωτονίων. Ο ραδιοφωνικός γαλαξίας M 87 είναι ένα εξαιρετικό εργαστήριο για τη μελέτη του πυρήνα αυτών των γαλαξιών, με τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες τους που λειτουργούν ως κινητήρες για την επιτάχυνση των σωματιδίων σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, δίνοντας VHE ακτίνες γάμμα στη διαδικασία. Αυτό το αντικείμενο μπορεί να μελετηθεί και να συγκριθεί με τα πιο πολυάριθμα, αλλά πιο μακρινά Blazars, όπου το τζετ κρύβει την άποψή μας για την κεντρική πηγή. Για το M 87, γνωρίζουμε τώρα ότι έχουμε μια σαφή εικόνα του κεντρικού κινητήρα με το H.E.S.S., οδηγώντας έτσι σε καλύτερη κατανόηση όλων των εξωγαλαξιακών πηγών ακτίνων γάμμα VHE.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Max Planck Society
