Maksimum Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nün (MPIFR) önemli bir katkısı ile Horizon Teleskop (EHT) işbirliği, Galaxy M87’nin merkezindeki süper kütleli kara deliğin yeni, ayrıntılı görüntülerini tanıttı. Bunlar, kara deliğin yakınında değişen polarizasyon desenleri ile dinamik bir ortam ortaya çıkarır. EHT verilerinde ilk kez, bilim adamları, kara deliğin etrafındaki halkaya bağlandığı jet tabanının yakınındaki genişletilmiş jet emisyonu imzalarını tespit ettiler.
Bu yeni gözlemler, Astronomi ve Astrofizikkara delikleri çevreleyen aşırı ortamlarda madde ve enerjinin nasıl davrandığına dair yeni bir fikir verin.
Dünya’dan yaklaşık 55 milyon ışık yılı bulunan M87, güneşin kütlesinin 6 milyar katından fazla süper kütleli bir kara deliği barındırıyor. Dünya büyüklüğünde bir gözlemevi olarak hareket eden küresel bir radyo teleskop ağı olan EHT, 2019’da M87’nin kara delik gölgesinin ikonik görüntüsünü yakalayarak 2021’de polarizasyon haritaları ekledi.
Astronomide polarizasyon, uzaydaki manyetik alanların yapısını ve gücünü ortaya çıkarabilen ışık dalgalarının yönünü ifade eder. Şimdi, 2017, 2018 ve 2021’deki gözlemleri karşılaştırarak, bilim adamları kara deliğin yakınındaki manyetik alanların zaman içinde nasıl değiştiğini ortaya çıkarmak için bir sonraki adımı attılar.
M87’nin değişen polarizasyon paterni*
2017 ve 2021 arasında, polarizasyon paterni beklenmedik bir şekilde ters çevrildi. 2017’de manyetik alanlar tek yönlü sarıldı; 2018’e kadar stabilize ettiler ve 2021’de tersine dönerek tersine döndüler. Bu tür değişiklikler, hem kara deliğin kendi manyetik yapısından hem de ışığın Dünya’ya yolculuğunda kutuplaşmasını büken müdahale maddesinden kaynaklanabilir.
Birlikte, bu varyasyonlar, manyetik alanların maddenin kara deliğe nasıl düştüğünü ve enerjinin dışa doğru hareket ettiğini yönlendirmede önemli bir rol oynadığı gelişen, çalkantılı bir ortama işaret eder. Bu şaşırtıcı davranış, mevcut modellere meydan okuyor ve etkinlik ufkunun yakınındaki süreçler hakkında ne kadar anlaşılacağını vurguluyor.
Astrofizik Merkezi’nden bir gökbilimci Paul Tiede, “Dikkat çekici olan, halka boyutu yıllar içinde tutarlı kalmış olsa da – kara deliğin Einstein’ın teorisinin öngördüğü gölgesini tetikleyen – kutuplaşma modeli önemli ölçüde değişiyor.” Diyor. Harvard & Smithsonian ve yeni çalışmanın ortak lideri. “Bu bize etkinlik ufkunun yakınında dönen mıknatıslanmış plazmanın statik olmaktan uzak olduğunu söylüyor; dinamik ve karmaşık, teorik modellerimizi sınıra itiyor.”
Radboud Üniversitesi Nijmegen’de yardımcı doçent olan Michael Janssen, MPIFR’ye de bağlı olan “Ek teleskoplar ve yükseltilmiş enstrümantasyon, bilimsel keşifler için yeni fikirler ve verilerden daha fazlasını elde etmek için yeni algoritmalar ile” EHT’yi geliştiriyoruz. ” Diyerek şöyle devam etti: “Bu çalışma için, tüm bu faktörler yeni bilimsel sonuçlar ve yeni sorular haline geldi, bu da bizi daha uzun yıllar meşgul edecek.”
Mpifr’den Eduardo Ros, “M87’deki gibi jetler, ev sahibi galaksilerinin evrimini şekillendirmede önemli bir rol oynuyor. Yıldız oluşumunu düzenleyerek ve geniş mesafelerde enerji dağıtarak, kozmik ölçeklerdeki maddenin yaşam döngüsünü etkiler.” “M87*’nin jeti, radyo dalgalarından gama ışınlarına ve nötrinolara kadar tüm spektrum boyunca yayıldığından, bu aşırı kozmik fenomenlerin nasıl oluştuğunu ve piyasaya sürüldüğünü araştırmak için benzersiz bir laboratuvar sağlar.”
EHT ağında iki yeni teleskop
En önemlisi, 2021 EHT gözlemleri, dizinin hassasiyetini ve görüntü netliğini artıran iki yeni teleskopu – Arizona’daki Kitt Peak ve Fransa’da Noema – içeriyordu. Bu, bilim adamlarının, EHT ile ilk kez, M87*’nin göreceli jet tabanının emisyon yönünü kısıtlamasına izin verdi – kara delikten neredeyse ışık hızında patlayan dar bir enerjik parçacık ışını. Grönland Teleskop ve James Clerk Maxwell Telescope’daki teknik performans yükseltmeleri, 2021’de veri kalitesini daha da geliştirdi.
“Geliştirilmiş kalibrasyon, veri kalitesi ve dizi performansında, noema ve IRAM 30M teleskoplar arasında ve nüfus piki ve Smt arasında, daha önce Humboldt Peak ve Smt arasındaki yeni kısa taban çizgileri ile dikkate değer bir artışa yol açtı.” Proje için kalibrasyon. “Hassasiyetteki bu sıçrama, ince kutuplaşma sinyallerini tespit etme yeteneğimizi de artırıyor.”
MPIFR’den Thomas Krichbaum, “Bu çok yıllı gözlemler, çevrenin olay ufkuna ne kadar çalkantılı ve dinamik olduğunu ortaya koyuyor. Bir sonraki adım, halka ve jetin daha sık gözlemlerle, ideal olarak daha sık gözlemleri ile olay ufuk ölçeklerinde kötü anlaşılan akrabaları ele alacak varyasyonları yakalamak olacaktır.”
Bu çok yıllı görüntüler, evrenin en aşırı ortamlarından birini anlamamızı derinleştiriyor. Manyetik alanlarda ve jet oluşumunda yeni karmaşıklıkları ortaya çıkarırken Einstein’ın tahminlerini doğruluyorlar ve kara deliğin yakın çevresinin benzeri görülmemiş bir görünümünü sunuyorlar.
EHT işbirliğinin kurucu başkanı ve MPIFR direktörü J. Anton Zensus, “Bu son sonuçlar, süper kütleli bir kara deliğin etrafındaki dikkate değer dinamizmi göstermektedir. Gelişen kutuplaşma modelleri ve jet tabanına ilk bakış açıları, manyetik alanlar, biriktirme ve jet artışı arasındaki etkileşimi anlamaya yaklaştırıyor.
“Ayrıca, uzun vadeli uluslararası işbirliğinin değerini ve radyo astronomisinde sürekli teknik yeniliğin değerini gösteriyorlar ve evrene tamamen yeni pencereler açıyorlar.”
