Para ilmuwan menangkap gambar pertama jet yang meledak dari tepi lubang hitam: ScienceAlert

Gambar baru dari lubang hitam yang paling banyak difoto di alam semesta memberikan wawasan tentang perilaku lubang hitam misterius tersebut.

Untuk pertama kalinya, kami mencari sumber ledakan plasma besar-besaran yang meledak ke luar angkasa dari tepi lubang hitam supermasif M87*. Ini juga pertama kalinya kita melihat bayangan dan pancaran lubang hitam bersama-sama dalam gambar yang sama, sebuah pemandangan yang seharusnya membantu para astronom mempelajari bagaimana arus keluar plasma raksasa ini tercipta.

“Kita tahu jet ditembakkan dari wilayah sekitar lubang hitam,” kata astronom Ro Sen Lu dari Observatorium Astronomi Shanghai di China, “Tapi kami masih belum sepenuhnya memahami bagaimana ini sebenarnya terjadi. Untuk mempelajari ini secara langsung, kami perlu mengamati asal jet sedekat mungkin dengan lubang hitam.”

Lubang hitam, seperti yang kita semua tahu, terkenal karena tidak mengeluarkan apa pun yang dapat kita deteksi. Mereka begitu padat sehingga ruang-waktu secara efektif membungkus dirinya menjadi bola tertutup di sekelilingnya, sehingga tidak ada kecepatan di alam semesta yang cukup untuk mencapai kecepatan lepas. Tapi ruang di luar batas bola itu—yang kita sebut horizon peristiwa—adalah soal lain.

Ini adalah wilayah ekstrim di mana gravitasi berkuasa. Setiap materi di dekatnya terperangkap dalam penyergapannya, dan berputar menjadi piringan material yang mengalir ke lubang hitam seperti air ke selokan. Gesekan dan gravitasi memanaskan material ini, menyebabkannya berpijar; Inilah yang kami lihat pada gambar M87* yang sekarang terkenal, yang pertama kali dirilis pada tahun 2019, dari data yang dikumpulkan pada tahun 2017 oleh Teleskop Horizon Peristiwa (EHT) bekerja sama.

Tetapi tidak semua materi ditarik keluar dari horizon peristiwa. Beberapa meluncur ke tepi sebelum diluncurkan ke luar angkasa dari daerah kutub lubang hitam, membentuk jet yang dapat melakukan perjalanan dengan persentase yang signifikan dari kecepatan cahaya dan menembus jarak yang sangat jauh di ruang antarbintang.

Para astronom percaya bahwa materi ini telah dihalau dari tepi dalam piringan sepanjang garis medan magnet di luar horizon peristiwa. Garis-garis medan magnet ini mempercepat partikel-partikel sehingga ketika mencapai kutub mereka diluncurkan dengan sangat cepat ke luar angkasa.

Ini garis besarnya. Sulit untuk menjabarkan detailnya. Kami tahu M87* memiliki pesawat terbang 100.000 tahun cahaya jauhnya pada panjang gelombang radio, yaitu sekitar diameter galaksi kita. Jadi, pada tahun 2018, para astronom menggunakan teleskop radio kuat United untuk membentuk Global mm-VLBI Array (GMVA) untuk melihat apakah mereka dapat menangkap secara detail area tempat pesawat lepas landas. Itu mengumpulkan data panjang gelombang yang lebih panjang dari EHT, mengungkapkan informasi yang berbeda.

“M87 telah diamati selama beberapa dekade, dan 100 tahun yang lalu kami tahu pesawat itu ada, tetapi kami tidak dapat menempatkannya dalam konteks,” kata Lou. “Dengan GMVA, termasuk instrumen utama di NRAO dan GBO, kami melihat lebih sedikit keragu-raguan, jadi kami melihat lebih banyak detail — dan sekarang kami tahu ada lebih banyak detail untuk dilihat.”

Terletak sekitar 55 juta tahun cahaya, galaksi M87 menampung lubang hitam supermasif sekitar 6,5 miliar kali massa Matahari, dan secara aktif mengumpulkan materi dari piringan di sekitarnya. Gambar yang diambil oleh EHT menunjukkan, untuk pertama kalinya, bayangan lubang hitam ini – wilayah gelap di tengah cincin material yang bercahaya, terdistorsi oleh kelengkungan gravitasi ruang-waktu.

Gambar baru menunjukkan wilayah ruang yang lebih luas daripada gambar EHT. Terungkap bahwa jangkauan plasma di sekitar M87* jauh lebih besar daripada yang kita lihat pada gambar EHT, serta sumber jet.

“Pencitraan EHT asli mengungkapkan hanya sebagian dari piringan akresi yang mengelilingi pusat lubang hitam. Dengan mengubah panjang gelombang pengamatan dari 1,3 mm menjadi 3,5 mm, kita dapat melihat lebih banyak piringan akresi, dan sekarang pancarannya, pada saat yang sama. waktu,” kata astronom Tony Minter Observatorium Astronomi Radio Nasional. “Ini mengungkapkan bahwa cincin di sekitar lubang hitam 50 persen lebih besar dari yang kita perkirakan sebelumnya.”

Gambar baru juga mengungkapkan informasi baru tentang bagaimana jet diluncurkan dari wilayah ruang sekitar lubang hitam, menegaskan bahwa garis medan magnet memang memainkan peran penting dalam mengangkut material yang akan diluncurkan dalam bentuk jet.

Tapi mereka tidak bertindak sendirian. A Angin kencang Itu memancar dari disk itu sendiri, ditenagai oleh tekanan radiasi. Foto tersebut menunjukkan bahwa angin ini berkontribusi pada pembuatan M87.

Ini adalah terobosan yang sangat penting dalam ilmu lubang hitam, namun para peneliti belum selesai. Ada banyak hal yang dapat dilihat di seluruh spektrum radio, dan M87* telah membuktikan kemampuannya.

“Kami berencana memantau wilayah di sekitar lubang hitam di pusat M87 pada berbagai panjang gelombang radio untuk mempelajari pancaran jet tersebut,” kata astronom Eduardo Ross dari Max Planck Institute for Radio Astronomy di Jerman. “Tahun-tahun mendatang akan menyenangkan, karena kita akan dapat belajar lebih banyak tentang apa yang terjadi di dekat salah satu wilayah paling misterius di alam semesta.”

Riset dipublikasikan di alam.