Κάτι ελλοχεύει στην καρδιά του Κβάζαρ 3C 279. Πριν από ένα χρόνο, η Συνεργασία τηλεσκοπίων με την ονομασία Event Horizon Telescope (EHT) δημοσίευσε την πρώτη εικόνα (εικόνα αλληλεπίδρασης) μιας μαύρης τρύπας στον κοντινό μας ράδιο γαλαξία M87. Πρόσφατα η συνεργασία αυτή φέρνει στο φως νέες πληροφορίες από δεδομένα του EHT σχετικά με το μακρινό Κβάζαρ 3C 279: οι επιστήμονες παρατήρησαν τις καλύτερες λεπτομέρειες που παρατηρήθηκαν ποτέ σε ένα πίδακα που παράγεται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Νέες αναλύσεις, με επικεφαλής τον Jae-Young Kim από το Ινστιτούτο Ραδιοαστρονομίας Max Planck στη Βόννη, επέτρεψαν στη συνεργασία την ανίχνευση του πίδακα αυτού στο σημείο εκτόξευσης του, κοντά στην οποία πηγάζει μια βίαιη μεταβλητή ακτινοβολία παρατηρούμενη σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
Η συνεργασία EHT συνεχίζει να αντλεί πληροφορίες από πρωτοποριακά
δεδομένα τα οποία συλλέχθηκαν στη διάρκεια της παγκόσμιας εκστρατείας της τον
Απρίλιο του 2017. Ένας στόχος των παρατηρήσεων της ήταν ένας γαλαξίας σε απόσταση 5
δισεκατομμυρίων ετών φωτός μακριά μας στον αστερισμό της Παρθένου τον οποίο οι
επιστήμονες ταξινομούν ως κβάζαρ επειδή μια εξαιρετικά φωτεινή πηγή ενέργειας
στο κέντρο του λάμπει και τρεμοπαίζει καθώς το αέριο πέφτει σε μια γιγαντιαία
μαύρη τρύπα. Ο στόχος, 3C 279, περιέχει μια μαύρη τρύπα περίπου ένα
δισεκατομμύριο φορές πιο μαζική από τον Ήλιο μας. Δύο πίδακες πλάσματος, οι
οποίοι μοιάζουν σαν πυροσβεστικούς σωλήνες, εκτοξεύονται από τη μαύρη τρύπα και
το σύστημα δίσκων (προσαύξησης) με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός: μια
συνέπεια των τεράστιων δυνάμεων που απελευθερώνονται καθώς η ύλη καταρρέει κάτω
από τη δύναμη της τεράστιας βαρύτητας της μαύρης τρύπας.
Για να καταγράψει τη νέα αυτή εικόνα, το EHT χρησιμοποιεί μια τεχνική η οποία ονομάζεται Συμβολομετρία πολύ μακράς βασικής γραμμής (Very Long Baseline Interferometry -VLBI), η οποία συγχρονίζει και συνδέει κεραίες ραδιοτηλεσκοπίων (ραδιοδίσκους ) σε όλο τον κόσμο. Συνδυάζοντας αυτό το δίκτυο σχηματίζουν ένα τεράστιο εικονικό τηλεσκόπιο μεγέθους γήινης επιφάνειας, και έτσι το EHT είναι σε θέση να ανιχνεύσει αντικείμενα μικρού μεγέθους όπως 20 μικροδευτερόλεπτα τόξου της μοίρας (micro-arcseconds) στον ουρανό - το ισοδύναμο ενός παρατηρητή στη Γη ο οποίος διακρίνει ένα πορτοκάλι στην Σελήνη. Τα δεδομένα που έχουν καταγραφεί από όλες τις τοποθεσίες της συνεργασίας EHT σε όλο τον κόσμο μεταφέρονται σε ειδικούς υπερυπολογιστές στο MPIfR στη Βόννη και στο Παρατηρητήριο Haystack του MIT, όπου συνδυάζονται. Στη συνέχεια το προκύπτον συνδυασμένο σύνολο δεδομένων βαθμονομείται και αναλύεται προσεκτικά από ομάδα εμπειρογνωμόνων, η οποία επιτρέπει στους επιστήμονες του EHT να παράγουν εικόνες με τις καλύτερες λεπτομέρειες στα εργαστήρια τους.
Για το 3C279, το EHT μπορεί να μετρήσει χαρακτηριστικά λεπτότερα από ένα έτος φωτός, επιτρέποντας στους αστρονόμους να παρακολουθήσουν τον πίδακα αυτόν προς τα κάτω έως τον δίσκο προσαύξησης ώστε να παρατηρήσουν τόσο τον πίδακα αυτό όσο και το δίσκο σε δράση. Τα δεδομένα που αναλύθηκαν πρόσφατα δείχνουν ότι ο κατά τα άλλα φυσιολογικός ευθυτενής αυτός πίδακας έχει ένα απροσδόκητο στρεβλωμένο σχήμα στη βάση του και για πρώτη φορά βλέπουμε χαρακτηριστικά κάθετα προς τον πίδακα τα οποία θα μπορούσαν να ερμηνευτούν ως οι πόλοι του δίσκου προσαύξησης από όπου εκτοξεύονται οι πίδακες. Οι πολύ καλές λεπτομέρειες των εικόνων αλλάζουν διαδοχικά με την πάροδο των ημερών, ίσως επειδή βλέπουμε την περιστροφή του δίσκου προσαύξησης με το διαμελισμό και την κατάρρευση ύλης (προς το εσωτερικό), φαινόμενα που αναμένονται από αριθμητικές προσομοιώσεις αλλά δεν έχουν ποτέ πριν παρατηρηθεί.
Ο Jae-Young Kim, επικεφαλής της ανάλυσης, είναι ενθουσιώδης και ταυτόχρονα προβληματισμένος: "Γνωρίζαμε ότι κάθε φορά που ανοίγουμε ένα νέο παράθυρο στο Σύμπαν, μπορούμε να ανακαλύψουμε κάτι νέο. Εδώ, όπου αναμενόταν να βρούμε την περιοχή όπου σχηματίζεται ο πίδακας, αποκτώντας την πιο λεπτομερή εικόνα, βρίσκουμε ένα είδος κάθετης δομής. Αυτό είναι σαν να βρίσκεις ένα πολύ διαφορετικό σχήμα ανοίγοντας τη μικρότερη κούκλα Ματριόσκα ". Επιπλέον, το γεγονός ότι οι εικόνες αλλάζουν τόσο γρήγορα έχει επίσης εκπλήξει τους αστρονόμους. "Οι σχετικιστικοί πίδακες δείχνουν κινήσεις προφανώς ταχύτερες από το φως, ως οπτική ψευδαίσθηση, αλλά αυτή η κάθετη δομή που είναι κάτι αντίθετο με τις προσδοκίες μας, είναι κάτι καινούργιο και απαιτεί προσεκτική ανάλυση".
"Το αποτέλεσμα αυτό είναι ένα όνειρο που έγινε πραγματικότητα για όσους μελετούν πώς εκτοξεύονται οι πίδακες αυτοί" λέει η Violette Impellizzeri, επικεφαλής αστρονόμος για τις παρατηρήσεις ALMA και VLBI. "Είμαι ιδιαίτερα ενθουσιασμένη που υποστηρίζω αυτές τις παρατηρήσεις - έκανα το διδακτορικό μου με αυτή την ομάδα και εργαζόμασταν ήδη σκληρά για την επίλυση του σημείου πορείας του πίδακα ήδη πριν από 15 χρόνια. Με τη βοήθεια της συστοιχίας ALMA και όλων των άλλων τηλεσκοπίων στη συστοιχία, το EHT πραγματικά διεισδύει σε αυτό το σημείο! "
Λόγω αυτής της ταχείας κίνησης, ο πίδακας στο κβάζαρ 3C 279 φαίνεται να κινείται περίπου 20 φορές της ταχύτητας του φωτός. "Αυτή η εξαιρετική οπτική ψευδαίσθηση προκύπτει επειδή το υλικό κινείται ταχύτατα προς εμάς, προσπαθώντας να προφτάσει το πολύ λιγοστό φως που εκπέμπεται καθιστώντας το να φαίνεται ότι κινείται γρηγορότερα από την πραγματική του ταχύτητα*", διευκρινίζει ο Dom Pesce, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο CfA. Η απροσδόκητη αυτή γεωμετρία υποδηλώνει την παρουσία κινητικών κραδασμών ή αστάθειας σε ένα υπό κάμψη, περιστρεφόμενο πίδακα, κάτι το οποίο μπορεί επίσης να εξηγήσει εκπομπές σε υψηλές ενέργειες όπως οι ακτίνες γάμμα (γ).
Ο Anton Zensus, διευθυντής του MPIfR και πρόεδρος του συμβουλίου της συνεργασίας του EHT, τονίζει την επιτυχία αυτή ως παγκόσμια προσπάθεια: "Πέρυσι μπορέσαμε να παρουσιάσουμε την πρώτη εικόνα της σκιάς μιας μαύρης τρύπας. Τώρα βλέπουμε απρόσμενες αλλαγές στη μορφή του πίδακα στο 3C 279, και δεν έχουμε τελειώσει ακόμα. Εργαζόμαστε για την ανάλυση των δεδομένων από το κέντρο του Γαλαξία μας στο Τοξότη A * και σε άλλους ενεργούς γαλαξίες όπως ο Κένταυρος A, ο OJ 287 και ο NGC 1052. Όπως είπαμε και πέρυσι: αυτό είναι μόνο η αρχή ".
Η συστοιχία EHT βελτιώνεται πάντα, εξηγεί ο Shep Doeleman, ιδρυτικός διευθυντής του EHT. "Τα νέα αυτά αποτελέσματα από αυτό το κβάζαρ αποδεικνύουν ότι οι μοναδικές δυνατότητες του EHT μπορούν να αντιμετωπίσουν ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών ερωτημάτων, τα οποία θα διογκώνονται μόνο καθώς συνεχίζουμε να προσθέτουμε νέα τηλεσκόπια στη συστοιχία. Η ομάδα μας εργάζεται τώρα πάνω σε μια συστοιχία EHT επόμενης γενιάς, η οποία θα οξύνει πολύ την εστίαση μας πάνω στις μαύρες τρύπες επιτρέποντάς μας να δημιουργήσουμε τις πρώτες ταινίες με ("πρωταγωνιστές") μαύρες τρύπες".
Οι ευκαιρίες για τη διεξαγωγή εκστρατειών παρακολούθησης του EHT εμφανίζονται μία φορά το χρόνο στις αρχές της άνοιξης του βορείου ημισφαιρίου, αλλά η εκστρατεία Μαρτίου / Απριλίου 2020 έπρεπε να ακυρωθεί ως απάντηση στην πανδημία του CoViD-19. Ανακοινώνοντας την ακύρωση αυτή, ο Michael Hecht, αστρονόμος από το Παρατηρητήριο Haystack του MIT και ο Αναπληρωτής Διευθυντής Έργου του EHT κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι: "Θα συγκεντρωθούμε πλήρως αυτή τη στιγμή στην ολοκλήρωση των επιστημονικών δημοσιεύσεων από τα δεδομένα του 2017, και θα εργαστούμε σε βάθος για την ανάλυση των δεδομένων που ελήφθησαν με την ενισχυμένη συστοιχία EHT το 2018. Ανυπομονούμε για τις παρατηρήσεις με τη συστοιχία EHT η οποία θα επεκταθεί σε έντεκα παρατηρητήρια την άνοιξη του 2021 ".
Επιπρόσθετες πληροφορίες
Η διεθνής συνεργασία του τηλεσκοπίου Event Horizon ανακοίνωσε την πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας στην καρδιά του ραδιογαλαξία Messier 87 στις 10 Απριλίου 2019 δημιουργώντας ένα εικονικό τηλεσκόπιο στο μεγέθους της Γης. Υποστηριζόμενο από σημαντικές διεθνείς επενδύσεις, το EHT συνδέει τα υπάρχοντα τηλεσκόπια με νέα συστήματα - δημιουργώντας ένα νέο όργανο με την υψηλότερη γωνιακή ικανότητα ερευνητικής επίλυσης που έχει επιτευχθεί έως τώρα.
Τα μεμονωμένα τηλεσκόπια που εμπλέκονται στη συνεργασία του EHT είναι: το Το Μεγάλο Χιλιοστομετρικό Τηλεσκόπιο στην Ατακάμα της Χιλής (Atacama Large Millimeter Telescope - ALMA), το Atacama Pathfinder Explorer (APEX), το Γροιλανδικό τηλεσκόπιο (από το 2018), το IRAM των 30 μέτρων, το Παρατηρητήριο IRAM NOEMA, το Τηλεσκόπιο Peak Kitt (αναμενόμενο το 2021), το Τηλεσκόπιο James Clerk Maxwell (JCMT), το Μεγάλο Χιλιοστομετρικό Τηλεσκόπιο (Large Millimeter Telescope - LMT), η Υποχιλιοστομετρική συστοιχία (Submillimeter Array -SMA), το Υποχιλιοστομετρικό Τηλεσκόπιο (Submillimeter Telescope - SMT) και το Τηλεσκόπιο Νότιου Πόλου (South Pole Telescope - SPT).
Η κοινοπραξία του EHT αποτελείται από 13 ινστιτούτα ενδιαφερομένων μερών (stakeholder institutes). Το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής Academia Sinica (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics), το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, το Παρατηρητήριο της Ανατολικής Ασίας, το Goethe-Universität της Φρανκφούρτης, το Institut de Radioastronomie Millimétrique, το Μεγάλο Χιλιοστομετρικό Τηλεσκόπιο, το Max-Planck-Institut für Radioastronomie, το Παρατηρητήριο Haystack του MIT, Το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας, το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Perimeter, το Πανεπιστήμιο Radboud και το Αστροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian.
Πρόσθετο υλικό:
Στο βίντεο αυτό βλέπουμε μια κοντινή προσέγγιση στο κβάζαρ 3C 279 και τις κινήσεις του πίδακα μέσα σε μια εβδομάδα. Πιστοποίηση: Συνεργασία EHT [Movie, 7Mb, mp4]
Διάγραμμα του δικτύου EHT που χρησιμοποιήθηκε για τις παρατηρήσεις το 2017 [JPEG, 2,9 Mb]
Η συστοιχία ALMA (Atacama Large Milimeter / submillimeter Array - ALMA), μια διεθνής εγκατάσταση αστρονομίας, είναι μια συνεργασία του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Αστρονομικών Ερευνών στο Νότιο Ημισφαίριο (European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere ESO), του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ (National Science Foundation -NSF) και των Εθνικών Ινστιτούτων Φυσικών Επιστημών (National Institutes of Natural Sciences - NINS) της Ιαπωνίας σε συνεργασία με τη Δημοκρατία της Χιλής. Η συστοιχία ALMA χρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο (ESO) εξ ονόματος των κρατών μελών της από την NSF σε συνεργασία με το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας του Καναδά (ational Research Council of Canada - NRC), το Υπουργείο Επιστημών και Τεχνολογίας (Ministry of Science and Technology -MOST), από το NINS σε συνεργασία με την Academia Sinica (AS) στην Ταϊβάν, και το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Διαστήματος της Κορέας (Korea Astronomy and Space Science Institute -KASI).
Η κατασκευή και οι δραστηριότητες της συστοιχίας ALMA διευθύνονται από Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο (ESO) εξ ονόματος των κρατών μελών της. Από το Εθνικό Παρατηρητήριο Αστρονομίας Αστρονομίας (National Radio Astronomy Observatory - NRAO), το οποίο διαχειρίζεται η Associated Universities, Inc. (AUI), εξ ονόματος της Βόρειας Αμερικής. και από το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας (National Astronomical Observatory of Japan - NAOJ) εξ ονόματος της Ανατολικής Ασίας. Το Κοινό Παρατηρητήριου ALMA (Joint ALMA Observatory - JAO) παρέχει την ενοποιημένη ηγεσία και διαχείριση της κατασκευής, επιτροπής και λειτουργίας της συστοιχίας ALMA.
Το αυθεντικό Paper:
Εικόνες και Βίντεο:
Απεικόνιση σε πολλαπλά μήκη κύματος μιας δομής ενός πίδακα στο κβάζαρ 3C 279, τον Απρίλιο του 2017. Οι παρατηρούμενες εποχές (παρατηρησιακές περίοδοι), συστοιχίες και μήκη κύματος σημειώνονται σε κάθε πάνελ
(Video in Astronomy Nation comments) Πιστωτικές μονάδες: JY Kim (MPIfR), Boston University Blazar Program (VLBA και GMVA ) και η συνεργασία του τηλεσκοπίου Event Horizon
Επικοινωνία:
- Nicolás LiraEducation and Public Outreach CoordinatorJoint ALMA Observatory, Santiago - ChilePhone: +56 2 2467 6519Cell phone: +56 9 9445 7726Email: nicolas.lira@alma.cl
- Iris NijmanNews and Public Information ManagerNational Radio Astronomy Observatory Charlottesville, Virginia - USACell phone: +1 (434) 249 3423Email: inijman@nrao.edu
- Bárbara FerreiraESO Public Information OfficerGarching bei München, GermanyPhone: +49 89 3200 6670Email: pio@eso.org
- Masaaki HiramatsuEducation and Public Outreach Officer, NAOJ ChileObservatory , Tokyo - JapanPhone: +81 422 34 3630Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp
-----------------------------------------------------------------
Επεξηγήσεις:
*Αυτό συμβαίνει επειδή λαμβάνει χώρα ενα φαινόμενο το οποίο ονομάζεται " Υπερφωτεινή κίνηση" (Superluminal Motion)
----------------------------------------------------------------
Πηγή: almaobservatory.org