Radio galaksija Centaurus A prikazana na lijevoj strani kombinacijom nekoliko slika na valnim duljinama vidljive svjetlosti (2.2-metarski MPG/ESO teleskop), mikrovalova (LABOCA/APEX) i rendgenskih zraka (Chandra). Na desnoj strani je slika jezgre galaksije i mlaza relativističkih čestica dobivena mrežom radio teleskopa Event Horizon Telescope, s uvećanjem od oko 1.5 milijuna puta u odnosu na sliku s lijeva. Izvori: Sveučilište Radboud; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/Kraft et al.; EHT/Janssen et al.; adaptirao M. Baloković.

Event Horizon Telescope otkriva tamno srce najbliže radio galaksije

Međunarodni tim znanstvenika vođen kolaboracijom Event Horizon Telescope (EHT), poznatoj po objavi prve slike crne rupe u središtu galaksije Messier 87, sada je proizveo najdetaljniju sliku jezgre u obližnjoj radio galaksiji Centaurus A. Novi podaci astronomima su pomogli da otkriju lokaciju središnje supermasive crne rupe i istraže kako se formira mlaz relativističkih čestica koji se proteže kroz cijelu galaksiju, pa i izvan nje. Znakovito je da samo vanjski rubovi relativističkog mlaza u ovoj galaksiji zrače radio valove, što nije bilo predviđeno u nekim teorijskim modelima. Ovaj znanstveni rad, kojeg je vodio je Michael Janssen s Instituta za radio astronomiju Max Planck u Bonnu (Njemačka) i Sveučilišta Radboud u Nijmegenu (Nizozemska), izdan je 19.7.2021. u prestižnom časopisu Nature Astronomy.

Moć visoke rezolucije

Na radijskim valnim duljinama, Centaurus A je jedna od najsjajnijih i najvećih radio galaksija na nebu, a nalazi se u južnom sazviježđu Centaur. Nakon što je prepoznata kao prvi izvor radio valova izvan naše galaksije Mliječnog puta 1949. godine, astronomi su proučavali Centaurus A teleskopima za razne dijelove elektromagnetskog spektra: od radio i infracrvenog, preko vidljivog, do rendgenskog i gamma zračenja. U središtu galaksije Centaurus A krije se crna rupa mase 55 milijuna veće od našeg Sunca. To je tipično za supermasive crne rupe, između mase crne rupe u središtu naše galaksije (4 milijuna Sunčevih masa) i mase crne rupe u galaksiji Messier 87 (6.5 milijardi Sunčevih masa).

U novom znanstvenom radu izdanom u časopisu Nature Astronomy, podaci koje je 2017. godine sakupio EHT pretvoreni su u sliku koja otkriva najsitnije detalje ikad snimljene u galaksiji Centaurus A. "Ovi podaci omogućili su nam da po prvi put proučavamo relativistički mlaz na skali udaljenosti koju svjetlost prijeđe unutar jednog dana. S visokom razinom razlučivosti promatrali smo područje u kojem se krije začetak divovskog relativističkog mlaza kojeg supermasivna crna rupa lansira iz srca galaksije do njenih krajnjih granica." rekao je astronom Michael Janssen, voditelj studije.

U usporedbi s prethodnim promatranjima ove galaksije, novi podaci dobiveni su na deset puta kraćoj valnoj duljini, što poboljšava razlučivost finalne slike za oko šestnaest puta. Zahvaljujući visokoj rezoluciji EHT-a, znanstvenici sada mogu povezati radio zračenje galaksije Centaurus A preko ogromnog raspona udaljenosti: od ukupne veličine šesnaest puta veće od Mjeseca na noćnom nebu, do područja u kojem mlaz nastaje ne većeg od jabuke na Mjesečevoj površini promatrane sa Zemlje. To je faktor uvećanja od gotovo milijardu, što ilustrira ova infografika, te više od jednog milijuna u odnosu na veličinu galaksije u vidljivoj svjetosti, kao što pokazuje slika pri vrhu stranice.

Mlazovi relativističkih čestica

Supermasivne crne rupe koje se nalaze u središtima galaksija poput Centaurus A hrane se plinom i prašinom koje privlače svojom snažnom gravitacijom. Taj proces oslobađa velike količine energije i zračenja, zbog čega jezgru galaksije nazivamo "aktivnom". Većina materije koje se nađe u neposrednoj blizini ruba crne rupe -- takozvanog horizonta događaja -- upast ce u nju. Međutim, manji dio elementarnih čestica dobit će ogromno ubrzanje i pobjeći daleko od crne rupe relativističkom brzinom gotovo jednakom brzini svjetlosti. Energetični, usko usmjereni snopovi takvih čestica opaženi su u mnogim aktivnim galaktičkim jezgrama.

Astronomi se oslanjaju na različite teorijske modele da bi bolje razumjeli kako se materija ponaša u blizini crne rupe i kako se formiraju mlazovi relativističkih čestica. Mnogi detalji ovih procesa trenutno nisu poznati, a poseban je misterij kako mlazovi ostaju tako usko usmjereni putujući preko cijele galaksije. Jedan od ciljeva EHT-a je rasvjetljavanje ovog zanimljivog otvorenog pitanja.

Nova radijska slika relativističkog mlaza u neposrednoj blizini crne rupe u galaksiji Centaurus A pokazuje da je on sjajniji na vanjskim rubovima nego prema sredini. Ovo svojstvo primjećeno je u nekolicini drugih relativističkih mlazova, ali niti u jednom slučaju nije bilo ovoliko jasno izraženo. "Sada možemo odbaciti teorijske modele u kojima je nemoguće reproducirati ovaj uzorak sa sjajnijim vanjskim rubovima. Zahvaljujući jasnoći nove slike, možemo unaprijediti teorijske modele i približiti se razumijevanju procesa kroz koje crne rupe oblikuju relativističke mlazove." izjavio je Matthias Kadler, voditelj projekta TANAMI i profesor astrofizike na Sveučilištu u Würzburgu (Njemačka).

Buduća promatranja

Zahvaljujući novim opažanjima EHT-om, znanstvenici su otkrili točku iz koje se relativistički mlaz u galaksiji Centaurus A lansira, koja vjerojatno odgovara lokaciji supermasivne crne rupe. Budućim promatranjima na jos kraćoj valnoj duljini i stoga većoj razini razlučivosti, pokušat će napraviti i sliku same crne rupe. Za to će im biti potrebni radio teleskopi na satelitima u Zemljinoj orbiti. "Ovaj rezultat proizlazi iz podataka sakupljenih istovremeno sa slavnom prvom slikom crne rupe u galaksiji Messier 87 i pokazuje da je EHT već sakupio obilje podataka o raznim crnim rupama, koje tek trebamo proučiti." dodao je Heino Falcke, član nadzornog odbora kolaboracije EHT i profesor astrofizike na Sveučilištu Radboud (Nizozemska).

Dodatne informacije

Za promatranje galaksije Centaurus A na visokoj rezoluciji, znanstvenici EHT kolaboracije koristili su metodu zvanu VLBI (engl. Very Long Baseline Interferometry) na valnoj duljini od 1.3 milimetra. Ista metoda korištena je za stvaranje prve slike crne rupe u galaksiji Messier 87. EHT je mreža od osam radio observatorija koja se VLBI tehnologijom pretvara u virtualni teleskop veličine Zemlje. Ova znanstvena kolaboracija uključuje više od 300 suradnika u Africi, Aziji, Europi, te Južnoj i Sjevernoj Americi. Više o samoj kolaboraciji i znanstvenim institucijama uključenim u projekt možete saznati na službenim web stranicama EHT kolaboracije.

Projekt TANAMI (engl. Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) fokusiran je na praćenje elektromagnetskog zračenja relativističkih mlazova u aktivnim galaktičkim jezgrama na južnoj polutki. Kroz ovaj projekt, znanstvenici su promatrali Centaurus A koristeći VLBI metodu na valnim duljinama od 1.3 i 4 centimetra kroz zadnjih petnaestak godina. Mreža radio teleskopa koju koristi TANAMI sastoji se od devet observatorija na četiri kontinenta. Više informacija o projektu možete naći ovdje.

Originalni znanstveni članak: Event Horizon Telescope observations of the jet launching and collimation zone in Centaurus A, M. Janssen, H. Falcke, M. Kadler, E. Ros, M. Wielgus et al. (EHT Collaboration), Nature Astronomy, 2021, DOI: 10.1038/s41550-021-01417-w

Službena objava za javnost na engleskom jeziku, sa svim dodatnim materijalima i kontaktnim informacijama, nalazi se ovdje. Na hrvatski preveo član EHT kolaboracije i koautor znanstvenog članka, M. Baloković.

Mislav Baloković -- last updated 2021 Jul 19

----