Dünya’nın sekiz katı büyüklüğünde dev bir teleskop, devasa bir kozmik jetin benzeri görülmemiş bir görüntüsünü ortaya koyuyor

Dünya’dan daha büyük bir teleskop evrende bir plazma ipi buldu.

Gökbilimciler, Dünya’daki ve uzaydaki bir radyo teleskop ağını kullanarak, bir jetin şimdiye kadarki en ayrıntılı görüntüsünü yakalamayı başardılar. plazma Süper kütleden çekim Kara delik Çok çok uzak bir galaksinin kalbinde.

3C 279 adı verilen uzaktaki parlak bir çekirdekten gelen jet, neredeyse ışık hızında hareket ediyor ve kaynağının yakınında karmaşık bükülme desenleri gösteriyor. Bu modeller, bu akışların zaman içinde nasıl oluştuğunu ve değiştiğini açıklamak için 40 yıldır kullanılan standart teoriye meydan okuyor.

Gözlemlere büyük bir katkı, Almanya’nın Bonn kentindeki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü tarafından yapıldı; burada tüm katılımcı teleskoplardan gelen veriler, yaklaşık 100.000 km etkin çapa sahip sanal bir teleskop oluşturmak için birleştirildi.

Bulguları yakın zamanda yayınlandı Doğa astronomisi.

Şekil 1: Blazar 3C 279’daki dolaşmış filamentler. Bu kaynaktaki göreceli düzlemin RadioAstron tarafından gözlemlenen yüksek çözünürlüklü görüntüsü. Görüntü, spiral bir şekil oluşturan parsek boyutunda birkaç filamentten oluşan karmaşık bir düzlem içi yapıyı ortaya koyuyor. Koleksiyon, 100 metrelik Effelsberg radyo teleskopu da dahil olmak üzere dünya çapındaki radyo teleskoplarından ve Dünya yörüngesinden gelen verileri içeriyor. Veriler daha sonra Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nün Korelasyon Merkezi’nde işlendi. Kaynak: NASA/DOE/FermiLAT İşbirliği; Vlba/Jorstad ve diğerleri; Radyo Astron/Fuentes ve diğerleri

Blazar’lara bakış

Blazerler evrendeki en parlak ve en güçlü elektromanyetik radyasyon kaynaklarıdır. Çevredeki diskten madde toplayan merkezi bir süper kütleli kara deliğe sahip galaksileri içeren aktif galaktik çekirdeklerin bir alt sınıfıdır. Kuasar olarak sınıflandırılan aktif galaktik çekirdeklerin yaklaşık %10’u göreceli plazma jetleri üretir. Başarlar kuasarların küçük bir kısmına aittir ve bu jetlerin neredeyse doğrudan gözlemciye doğru yönlendirildiğini görebiliriz.

Son zamanlarda, aralarında Almanya’nın Bonn şehrindeki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden (MPIfR) bilim adamlarının da bulunduğu bir araştırmacı ekibi, blazar 3C 279’un en içteki jet bölgesini benzeri görülmemiş bir açısal çözünürlükle görüntüledi ve revizyon gerektirebilecek oldukça düzenli spiral filamentler keşfetti. Aktif galaksilerde jetlerin üretildiği süreçleri açıklamak için şu ana kadar kullanılan modeller.

“Yörüngedeki radyo teleskopun Ay kadar uzaklara ulaştığı uzay görevi RadioAstron ve Dünya’ya dağılmış yirmi üç radyo teleskoptan oluşan ağ sayesinde, bir gezegenin iç kısmının en yüksek çözünürlüklü görüntüsünü elde ettik. ” İspanya’nın Granada kentindeki Endülüs Astrofizik Enstitüsü’nden (IAA-CSIC) araştırmacı Antonio Fuentes, “Şu ana kadar akan yıldız jetleri, jetlerin iç yapısını ilk kez bu kadar ayrıntılı gözlemlememize olanak tanıyor” diyor. iş.

Teorik çıkarımlar ve zorluklar

RadioAstron misyonu tarafından evrene açılan yeni pencere, merkezinde süper kütleli bir kara delik bulunan, parıldayan 3C 279’un plazma jetindeki yeni ayrıntıları ortaya çıkardı. Jet, merkezden 570 ışık yılı kadar uzağa uzanan en az iki bükülmüş plazma filamanı içeriyor.

“Bu tür filamentleri ilk kez jetlerin kaynağına bu kadar yakın görüyoruz ve bu bize kara deliğin plazmayı nasıl oluşturduğu hakkında daha fazla bilgi veriyor. Akış ayrıca diğer iki teleskop olan GMVA ve EHT tarafından da gözlemlendi. çok daha kısa dalga boylarında (3,5 mm ve 1,3 mm), ancak ipliksi şekilleri tespit edemediler çünkü bu çözünürlük için çok sönük ve çok büyüklerdi” diyor araştırma ekibinin üyesi ve GMVA’nın Avrupalı ​​planlayıcısı Eduardo Ros. “Bu, farklı teleskopların aynı nesnenin farklı özelliklerini nasıl ortaya çıkarabildiğini gösteriyor” diye ekliyor.

Şekil 2: RadioAstron VLBI gözlemi, Dünya çapının sekiz katına kadar sanal bir teleskop sağlar (maksimum taban çizgisi 350.000 km). 1 kredi

Blazerlerden gelen plazma jetleri aslında düz ve tek biçimli değil. Plazmanın kara deliği çevreleyen kuvvetlerden nasıl etkilendiğini gösteren kıvrımları ve dönüşleri gösteriyorlar. Spiral filamentler olarak adlandırılan 3C279’daki bu bükülmeleri inceleyen gökbilimciler, bunların jetin plazmasında meydana gelen dengesizliklerden kaynaklandığını keşfettiler. Bu süreçte akışların zaman içinde nasıl değiştiğini açıklamak için kullandıkları eski teorinin artık geçerli olmadığını da fark ettiler. Bu nedenle, bu spiral filamanların jet kaynağı yakınında nasıl oluştuğunu ve geliştiğini açıklayabilecek yeni teorik modellere ihtiyaç vardır. Bu büyük bir meydan okumadır, ama aynı zamanda bu şaşırtıcı kozmik olaylar hakkında daha fazlasını öğrenmek için de harika bir fırsattır.

Şu anda MPIfR’ye bağlı ve bilim adamları ekibinin bir üyesi olan Guang-Yao Zhao, “Sonuçlarımızdan ortaya çıkan özellikle ilginç bir husus, akışı sınırlayan sarmal bir manyetik alanın varlığına işaret etmeleridir” diyor. “Bu nedenle, 3C 279’daki jetin etrafında saat yönünde dönen manyetik alan, ışık hızının 0,997 katı hızla hareket eden jetin plazmasını yönlendiriyor ve yönlendiriyor olabilir.”

Başka bir MPIfR bilim insanı olan Andrei Lobanov şöyle ekliyor: “Benzer sarmal filamentler daha önce galaksi dışı jetlerde de gözlemlenmişti, ancak çok daha büyük ölçeklerde jetin farklı hızlarda hareket eden ve birbirlerine çarpan farklı parçalarının neden olduğu düşünülüyor.” araştırmacılardan oluşan bir ekip. . “Bu çalışmayla, bu filamentlerin aslında jetleri üreten kara deliğin hemen yakınındaki daha karmaşık süreçlerle ilişkilendirilebileceği tamamen yeni bir alana giriyoruz.”

Nature Astronomy’nin son sayısında yer alan 3C279’daki iç akış çalışması, aktif galaktik çekirdeklerden gelen göreli çıkışların ilk oluşumunda manyetik alanların rolünü daha iyi anlamak için devam eden arayışı genişletiyor. Bu süreçlerin mevcut teorik modellemesi için kalan pek çok zorluğun altını çiziyor ve uzak kozmik nesnelerin standart açısal çözünürlükte görüntülenmesi için eşsiz bir fırsat sağlayan radyo astronomi araçlarının ve tekniklerinin daha da geliştirilmesine duyulan ihtiyacı ortaya koyuyor.

Teknolojik ilerleme ve işbirliği

Çok Uzun Taban Çizgisi İnterferometrisi (VLBI) adı verilen özel bir teknik kullanılarak, farklı radyo gözlemevlerinden gelen verilerin birleştirilmesi ve ilişkilendirilmesiyle, gözlemde yer alan antenler arasındaki maksimum mesafeye eşit etkili çapa sahip bir sanal teleskop oluşturulur. Şu anda MPIfR’de bulunan RadioAstron proje bilimcisi Yuri Kovalev, bu tür sonuçlara ulaşmak için uluslararası sağlık işbirliğinin önemini vurguluyor: “On iki ülkedeki gözlemevleri, hidrojen saatleri kullanılarak uzay anteniyle senkronize edildi ve Dünya’ya olan mesafe büyüklüğünde sanal bir teleskop oluşturuldu. ” ay.”

MPIfR direktörü ve son yirmi yıldır RadioAstron misyonunun arkasındaki itici güçlerden biri olan Anton Zinsos, “Quasar 3C279’un buna benzer görüntülerine yol açan RADIOASTRON deneyleri, uluslararası gözlemevi bilimsel işbirlikleri sayesinde mümkün olan olağanüstü başarılardır” diyor. Ve birçok ülkedeki bilim adamları. Görev, uydu fırlatılmadan önce onlarca yıllık ortak planlamayı gerektirdi. Gerçek görüntülerin yakalanması, Eifelsberg gibi yerdeki büyük teleskopların birbirine bağlanmasıyla ve Bonn’daki VLBI bağlantı merkezimizdeki verilerin dikkatli bir şekilde analiz edilmesiyle mümkün oluyor.

Referans: “Jet radyo anizotropisinin kökeni olarak neamatik yapılar”, Antonio Fuentes, Jose L. Gomez, José M. Martí, Manel Perocho, Guang Yao Zhao, Rocco Lecco, Andre P. Kovalev, Andrew Chell, Kazunori Akiyama, Katherine Bowman, He Sun, Ilji Zhu, Eftalia Traiano, Teresa Toscano, Rohan Dahalli, Marianna Fushi, Leonid I. Gurvits, Svetlana Jorstad, Jae-Young Kim, Alan B. Marcher, Yusuke. Mizuno, Eduardo Ros ve Tuomas Savolainen, 26 Ekim 2023, Doğa astronomisi.
doi: 10.1038/s41550-023-02105-7

Daha fazla bilgi

Temmuz 2011’den Mayıs 2019’a kadar aktif olan Dünya’dan uzaya radyo interferometre görevi, 10 metrelik yörüngeli radyo teleskopundan (Spektr-R) ve dünyanın en büyük yer tabanlı radyo teleskoplarından yaklaşık iki düzine diziden oluşur. Effelsberg radyo teleskopu 100 metre. Bireysel teleskopların sinyalleri radyo dalgası interferometrisi kullanılarak birleştirildiğinde, bu teleskop grubu, 350.000 kilometre çapındaki bir radyo teleskopuna eşdeğer, yani kabaca Dünya ile Ay arasındaki mesafeye eşdeğer bir maksimum açısal çözünürlük sağladı. Bu, RadioAstron’u astronomi tarihindeki en yüksek açısal çözünürlüklü cihaz haline getiriyor. RadioAstron projesi, Rusya Bilimler Akademisi Lebedev Fizik Enstitüsü’nün Uzay Astronomi Merkezi ve Lavochkin Bilim Topluluğu tarafından yönetildi ve Rusya ve diğer ülkelerdeki ortak kuruluşlarla işbirliği içinde devlet uzay şirketi ROSCOSMOS ile yapılan bir sözleşme kapsamında üretildi. Bu görevin astronomik verileri dünya çapındaki bilim insanları tarafından analiz ediliyor ve burada gösterilene benzer sonuçlar elde ediliyor.

Gönderilen çalışmadaki aşağıdaki ortak çalışanlar, yazar listesinde görünme sırasına göre MPIfR’ye aittir: Guang-Yao Zhao, Andrei P. Lobanov, Yuri Y. Kovalev, Efthalia (Thalia) Traianou, Jae-Young Kim, Eduardo Ros ve Tuomas Savolainen. İşbirlikçileri Rocco Lecco ve Gabriele Bruni de RadioAstron’un misyonu döneminde MPIfR’ye bağlıydı.

Yuri Y. Kovalev, Alexander von Humboldt Vakfı’nın Friedrich Wilhelm Bessel Araştırma Ödülünü kabul ediyor.