Astronomi su otkrili gama zrake koje sežu iz okoline supermasivne crne rupe u srcu galaksije M87. Specijalni instrument nazvan H.E.S.S., smješten u Namibiji, može otkriti kada te zrake udaraju u našu atmosferu i pratiti izvor. Astronomi su utvrdili da je regija koja nije mnogo veća od našeg Sunčevog sustava oko crne rupe odgovorna za ovo izlijevanje gama zraka; crna rupa djeluje poput kozmičkog akceleratora čestica.
Međunarodni tim astrofizičara iz H.E.S.S. suradnja je najavila otkriće kratkotrajne varijabilnosti u toku vrlo visokoenergetskih (VHE) gama zraka iz radio galaksije M 87. U Namibiji je suradnja izgradila i upravljala sustavom za otkrivanje, poznat kao teleskopi Cherenkov, koji omogućuje otkrivanje tih gama zraka od razine tla (vidi bilješke). Usmjeravajući ovaj sustav na obližnju galaksiju, M 87, tim je u posljednje četiri godine otkrio VHE gama zrake. Pravo iznenađenje je, međutim, što se može primijetiti da se intenzitet emisije drastično mijenja u roku od nekoliko dana.
Ogromna radio galaksija M 87
Ova galaksija, koja se nalazi 50 milijuna svjetlosnih godina u zviježđu Djevica, nalazi supermasivu crnu rupu od 3 tisuće milijuna solarnih masa iz koje proizlazi mlaz čestica i magnetska polja. Međutim, za razliku od prethodno zapaženih ekstragalaktičkih izvora VHE gama zraka - poznatih kao Blažari - mlaz u M 87 nije usmjeren prema Zemlji, već se vidi pod kutom od oko 30 °. Za Blazare vjeruje se da gama zrake emitiraju u mlazu, kolimiraju se oko smjera mlaza i pojačavaju u svojoj energiji i intenzitetu relativističkim gibanjem čestica mlaza. Stoga M 87 predstavlja novu vrstu ekstragalaktičkog izvora gama zraka.
Prvi pokazatelj emisije VHE gama zraka iz M 87 viđen je 1998. godine s HEGRA Cherenkov teleskopima (jedan od prethodnika pokusa H.E.S.S.). Sa H.E.S.S. Rezultati su ove indikacije potvrđene s većim povjerenjem. Tok VHE gama zraka iz M 87 je prilično slab; nijedna druga radio-galaksija dosad nije viđena u VHE gama zrakama, vjerojatno zato što je većina udaljenija od relativno obližnje M 87.
Koja nam kratka vremenska varijabilnost govori
Vremenska skala varijabilnosti pokazatelj je maksimalne veličine područja emisije. Budući da gama-zrake sa stražnjeg dijela područja emisije putuju duže dok ne dođu do nas, vremenske skale varijabilnosti ne mogu biti puno kraće od vremena koje gama zrake zahtijevaju da pređu područje emisije. Ovakva mjerenja varijabilnosti često se koriste za ograničavanje veličine mjesta emisije u udaljenim objektima, često za veću točnost nego mjerenjem veličine objekta na temelju ugaonog produžetka na nebu. Vremenska skala varijabilnosti koju je viđao H.E.S.S. u M 87 je izuzetno kratak, kraći nego što je otkriven na bilo kojoj drugoj valnoj duljini. To nam govori da je veličina regije koja proizvodi VHE gama zrake približno približno veličini našeg Sunčevog sustava (1013 m, samo oko 0,000001% veličine čitave radio galaksije M 87). "Ovo nije mnogo veće od horizonta događaja supermasivne crne rupe u središtu M 87", kaže Matthias Beilicke, H.E.S.S. znanstvenik koji radi na Sveučilištu u Hamburgu.
Ovo promatranje čini neposrednu blizinu središnje crne rupe M 87 najvjerovatnijim mjestom za proizvodnju VHE gama zraka; ostale strukture u mlazovima M 87 imaju veću ljestvicu. Fizika proizvodnih procesa tek treba utvrditi, a potpuno novi mehanizmi mogu se potaknuti zbog blizine crne rupe koju je ovo otkriće H.E.S.S. tim je demonstrirao. Vjerojatno se imamo posla s drugačijim mehanizmom proizvodnje nego s Blazarima, čiji mlazovi usmjeravaju prema nama. U ovom kraju, u blizini crne rupe, materija koja se izvlači iz crne rupe stvara i relativistički mlaz plazme - proces koji još uvijek nije u potpunosti razumljiv. Da gama-zrake mogu pobjeći iz ovog nasilnog područja može se činiti iznenađujućim, ali moguće je s obzirom da crna rupa u M 87 prikuplja materiju relativno niskom brzinom u usporedbi s drugim crnim rupama. Također, ne možemo isključiti da relativistički efekti poput onih koji se događaju u drugim ekstragalaktičkim izvorima doprinose na nekoj razini, ali s obzirom da mlaz nije usmjeren prema nama, veliki relativistički efekti nisu vjerojatni.
H.E.S.S. vodeći put
S ovim i prethodnim otkrićima ekstragalaktičkih izvora, H.E.S.S. vodeći je put u razumijevanju procesa koji su uključeni u stvaranje ovih izuzetno energičnih fotona. Radio galaksija M 87 odličan je laboratorij za proučavanje jezgre tih galaksija, s njihovim supermasivim crnim rupama, koje djeluju kao motori za ubrzavanje čestica do ekstremno visokih energija, izlučujući VHE gama zrake u tom procesu. Ovaj se predmet može proučavati i uspoređivati s brojnijim, ali udaljenijim Blazarima gdje mlaz zamračuje naš pogled na središnji izvor. Za M 87 sada znamo da s H.E.S.S.-om imamo jasan pogled na središnji motor, što dovodi do boljeg razumijevanja svih ekstragalaktičkih VHE izvora gama-zraka.
Izvorni izvor: Novosti Plan Planck Society News
