Astronómovia objavili gama lúče vysielané z blízkosti supermasívnej čiernej diery v centre galaxie M87. Špeciálny prístroj s názvom H. E. S. S., ktorý sa nachádza v Namíbii, dokáže zistiť, kedy tieto lúče zasiahnu našu atmosféru, a sledovať zdroj späť. Astronómovia zistili, že za tento výlev gama lúčov je zodpovedný región, ktorý nie je o nič väčší ako naša slnečná sústava okolo čiernej diery; čierna diera funguje ako urýchľovač kozmických častíc.
Medzinárodný tím astrofyzikov z H.E.S.S. spolupráca oznámila objav krátkodobej variability toku gama lúčov s veľmi vysokou energiou (VHE) z rádiovej galaxie M 87. V Namíbii táto spolupráca vybudovala a prevádzkuje detekčný systém známy ako Cherenkovove teleskopy, ktoré umožňuje detekciu týchto lúčov gama z úrovne zeme (pozri poznámky). Tím ukázal tento systém na blízku galaxiu M 87 a za posledné štyri roky tím zistil gama lúče VHE. Skutočným prekvapením je však to, že intenzita emisií sa môže príležitostne zmeniť v priebehu niekoľkých dní.
Obrovská rádio galaxia M 87
Táto galaxia, ktorá sa nachádza 50 miliónov svetelných rokov v súhvezdí Panna, obsahuje superhmotnú čiernu dieru s 3 000 miliónmi slnečných hmôt, z ktorej vychádza prúd častíc a magnetických polí. Na rozdiel od predtým pozorovaných extragalaktických zdrojov gama lúčov VHE - známych ako Blazars - prúd v M 87 nesmeruje k Zemi, ale je pozorovaný v uhle asi 30 °. V lúčoch Blazars sa predpokladá, že gama lúče sú emitované v tryske, kolimujú okolo smeru lúča a zvyšujú svoju energiu a intenzitu relativistickým pohybom častíc lúča. M 87 preto predstavuje nový typ extragalaktického zdroja gama žiarenia.
Prvá indikácia emisie VHE gama lúčov z M 87 bola pozorovaná v roku 1998 pomocou HEGRA Cherenkovových ďalekohľadov (jeden z prekurzorových experimentov pre H. E. S. S.). S H.E.S.S. výsledky sú tieto indikácie teraz potvrdené s väčšou istotou. Tok gama lúčov VHE z M 87 je dosť slabý; vo VHE gama lúčoch sa doteraz nevidela žiadna iná rádio galaxia, pravdepodobne preto, že väčšina je vzdialenejšia ako relatívne blízka M 87.
Čo nám hovorí krátka časová variabilita
Časový rozsah variability je ukazovateľom maximálnej veľkosti emisnej oblasti. Pretože gama lúče zo zadnej strany emisnej oblasti sa pohybujú dlhšie, až kým sa k nám nedostanú, časové škály variability nemôžu byť oveľa kratšie ako časové gama lúče potrebné na prekročenie emisnej oblasti. Takéto merania variability sa často používajú na obmedzovanie veľkosti emisného miesta vo vzdialených objektoch, často na väčšiu presnosť ako meraním veľkosti objektu na základe uhlového rozšírenia na oblohe. Niekoľkodenná časová škála variability, ktorú videl H. E. S. S. v M 87 je extrémne krátka, kratšia ako detekovaná pri akejkoľvek inej vlnovej dĺžke. Toto nám hovorí, že veľkosť oblasti produkujúcej gama lúče VHE je len o veľkosti našej slnečnej sústavy (1013 m, len asi 0,000001% veľkosti celej rádiovej galaxie M 87). „Toto nie je o moc väčšie ako horizont udalostí superhmotnej čiernej diery v strede M 87,“ hovorí Matthias Beilicke, H.E.S.S. vedec pracujúci na univerzite v Hamburgu.
Toto pozorovanie robí bezprostrednú blízkosť centrálnej čiernej diery M 87 najpravdepodobnejším miestom na výrobu gama lúčov VHE; iné štruktúry v tryskách M 87 majú tendenciu mať väčšie mierky. Fyzika výrobných procesov musí byť ešte stanovená a úplne nové mechanizmy môžu byť vyvolané kvôli blízkosti čiernej diery, ktorú tento objav zistil H. S. S. S. tím preukázal. Je pravdepodobné, že máme čo do činenia s iným výrobným mechanizmom ako pre Blazars, ktorých prúdy smerujú k nám. V tejto oblasti blízko čiernej diery vytvára hmota, ktorá sa hromadí z čiernej diery, tiež relativistický plazmový lúč - proces, ktorý vo všeobecnosti ešte nie je úplne objasnený. Že gama lúče môžu uniknúť z tejto násilnej oblasti, sa môžu javiť prekvapujúce, ale je to možné, pretože čierna diera v M 87 v porovnaní s inými čiernymi dierami hromadí látku relatívne nízkou rýchlosťou. Taktiež nie je možné vylúčiť, že na určitej úrovni prispievajú relativistické účinky, aké sa vyskytujú v iných extragalaktických zdrojoch, ale vzhľadom na to, že prúd nesmeruje k nám, nie sú pravdepodobné veľké relativistické účinky.
H.E.S.S. Vedie cestu
S týmto a predchádzajúcimi objavmi extragalaktických zdrojov H.E.S.S. vedie cestu k pochopeniu procesov, ktoré sa týkajú spôsobu výroby týchto mimoriadne energetických fotónov. Rádio galaxia M 87 je vynikajúce laboratórium na štúdium jadra týchto galaxií so svojimi superhmotnými čiernymi dierami, ktoré pôsobia ako motory na urýchlenie častíc na extrémne vysoké energie, čím uvoľňujú VHE gama lúče. Tento objekt je možné študovať a porovnávať s početnejšími, ale vzdialenejšími slamami, kde prúd zakrýva náš pohľad na centrálny zdroj. Pokiaľ ide o M 87, teraz vieme, že máme jasný pohľad na centrálny motor s H. S. S. S., čo vedie k lepšiemu porozumeniu všetkých extragalaktických zdrojov VHE gama žiarenia.
Pôvodný zdroj: Max Planck Society News Release
