Астрономите са открили гама лъчи, които струят от околностите на свръхмасивната черна дупка в сърцето на галактика М87. Специален инструмент, наречен H.E.S.S., намиращ се в Намибия, може да открие кога тези лъчи удрят атмосферата ни и да проследи обратно източника. Астрономите са определили, че регион, който не е много по-голям от нашата Слънчева система около черната дупка, е отговорен за това изхвърляне на гама лъчи; черната дупка действа като ускорител на космически частици.
Международен екип от астрофизици от H.E.S.S. сътрудничеството обяви откриването на краткосрочната променливост в потока от много високоенергийни (VHE) гама-лъчи от радио галактиката M 87. В Намибия колаборацията е изградила и управлява система за откриване, известна като телескопи Черенков, която позволява тези гама лъчи да бъдат открити от нивото на земята (виж бележките). Посочвайки тази система към близка галактика, M 87, екипът е открил VHE гама лъчи през последните четири години. Истинската изненада е обаче, че интензитетът на излъчването може да се промени драстично в рамките на няколко дни.
Гигантската радио галактика M 87
Тази галактика, разположена на 50 милиона светлинни години в съзвездието Дева, има супермащабна черна дупка от 3 хиляди милиона слънчеви маси, от която се излъчва струя от частици и магнитни полета. Въпреки това, за разлика от наблюдаваните по-рано екстрагалактични източници на VHE гама лъчи - известни като Blazars - струята в M 87 не е насочена към Земята, а се вижда под ъгъл от около 30 °. При Блазарите се смята, че гама лъчите се излъчват в струята, колиматират се около посоката на струята и се усилват в тяхната енергия и интензивност от релативисткото движение на струйните частици. Следователно М 87 представлява нов тип източник на екстрагалактични гама-лъчи.
Първа индикация за VHE гама-излъчване от M 87 беше наблюдавана през 1998 г. с телескопите HEGRA Черенков (един от предшествениците експерименти с H.E.S.S.). С H.E.S.S. Резултатите тези индикации се потвърждават с по-голяма увереност. Потокът от VHE гама лъчи от M 87 е доста слаб; никоя друга радио галактика досега не е била наблюдавана в VHE гама лъчи, вероятно защото повечето са по-далечни от сравнително близката М 87.
Каква ни кратка времева променливост ни казва
Времевата скала на променливостта е показател за максималния размер на емисионния регион. Тъй като гама-лъчите от задния край на емисионния регион пътуват по-дълго, докато стигнат до нас, скалата за променливост на времето не може да бъде много по-кратка, отколкото времето, необходимо на гама-лъчите, за да преминат в областта на емисиите. Такива измервания на променливостта често се използват за ограничаване на размера на емисионното място в отдалечени обекти, често за по-голяма точност, отколкото чрез измерване на размера на обекта въз основа на ъгловото разширение в небето. Времевата скала за променливост от няколко дни, наблюдавана от H.E.S.S. в M 87 е изключително къса, по-къса, отколкото е открита при всяка друга дължина на вълната. Това ни казва, че размерът на региона, произвеждащ VHE гама лъчи, е приблизително около размера на нашата Слънчева система (1013 м, само около 0,000001% от размера на цялата радио галактика М 87). „Това не е много по-голямо от хоризонта на събитията на свръхмасивната черна дупка в центъра на M 87“, казва Матиас Бейлике, H.E.S.S. учен, работещ в университета в Хамбург.
Това наблюдение прави непосредствената близост до централната черна дупка на M 87 най-вероятното място за производство на VHE гама лъчи; други структури в струите на M 87 са склонни да имат по-големи мащаби. Физиката на производствените процеси все още не е определена и могат да се използват напълно нови механизми поради близостта на черната дупка, която това откритие от H.E.S.S. екип демонстрира. Вероятно имаме работа с различен производствен механизъм от този на Блазарите, чиито струи сочат към нас. В този край, близо до черната дупка, материята, която се натрупва от черната дупка, създава и релативистката плазмена струя - процес, който по принцип все още не е напълно изяснен. Това, че гама-лъчите могат да избягат от този насилствен регион, може да изглежда изненадващо, но е възможно, тъй като черната дупка в M 87 натрупва материя със сравнително ниска скорост в сравнение с други черни дупки. Също така не може да се изключи, че релативистичните ефекти като тези, които се случват в други екстрагалактични източници, допринасят на някакво ниво, но като се има предвид, че струята не е насочена към нас, големите релативистични ефекти са малко вероятни.
H.E.S.S. водещи на пътя
С това и предшестващите открития на екстрагалактични източници, H.E.S.S. е водещ път в разбирането на процесите, участващи в производството на тези изключително енергийни фотони. Радио галактиката М 87 е отлична лаборатория за изучаване на ядрото на тези галактики, с техните супермасивни черни дупки, които действат като двигатели за ускоряване на частиците до изключително високи енергии, излъчвайки VHE гама лъчи в процеса. Този обект може да бъде проучен и сравнен с по-многобройните, но по-далечни Блазари, където струята затъмнява представата ни за централния източник. За M 87 сега знаем, че имаме ясен изглед на централния двигател с H.E.S.S., което води до по-добро разбиране на всички екстрагалактични VHE източници на гама-лъчи.
Оригинален източник: Новини на изданието Max Planck Society
