Нитевидная структура джета в 3C 279, обнаруженная РадиоАстроном. а: Полная интенсивность (слева) и линейно поляризованное (справа) изображение РадиоАстрона на расстоянии 1,3 см, полученное 10 марта 2014 г. Хотя оба изображения показывают яркостную температуру (цветовая шкала), изображение справа также показывает восстановленные углы положения электрического вектора. наложены в виде галочек. Их длина и цвет пропорциональны уровню линейно-поляризованной интенсивности и дробной поляризации соответственно. б — EHT-изображение размером 1,3 мм в масштабе 1:1, полученное в апреле 2017 года. Контуры соответствуют нашему изображению RadioAstron и показаны для сравнения зондированных изображений в разных масштабах. Они начинаются с 90% максимальной яркости и последовательно уменьшаются в 3/2 раза, пока не достигнут 5%. Оба изображения были выровнены по пикселю с максимальной яркостью. c: Изображение программы VLBA-BU-BLAZAR диаметром 7 мм, полученное 25 февраля 2014 года. Белые эллипсы в нижних левых углах изображений b и c обозначают сверточные лучи 20 × 20 мкс2 и 150 × 360 мкс2 соответственно. Цветные полосы относятся только к информации, отображаемой в формате a. Кредит:
Используя сеть радиотелескопов на Земле и в космосе, астрономы получили самый подробный вид струи плазмы из сверхмассивной черной дыры. Струя движется почти со скоростью света и демонстрирует сложные извилистые узоры вблизи своего источника. Эти закономерности бросают вызов стандартной теории, которая использовалась в течение 40 лет для объяснения того, как эти струи формируются и изменяются с течением времени.
Большой вклад в наблюдения внес Институт радиоастрономии Макса Планка в Бонне, Германия, где данные всех участвующих телескопов были объединены для создания виртуального телескопа с эффективным диаметром около 100 000 километров.
Блазары — самые яркие и мощные источники электромагнитного излучения в космосе. Они представляют собой подкласс активных галактических ядер, включающий галактики с центральной сверхмассивной черной дырой, аккрецирующей вещество из окружающего диска. Около 10% активных галактических ядер, классифицируемых как квазары, производят релятивистские плазменные струи.
Блазары принадлежат к небольшой части квазаров, у которых мы можем видеть эти струи, направленные почти прямо на наблюдателя. Недавно группа исследователей, включая ученых из Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR) в Бонне, Германия, получила изображения самой внутренней области джета блазара 3C 279 с беспрецедентным угловым разрешением и обнаружила удивительно правильные спиральные волокна, которые могут требуют пересмотра теоретических моделей, используемых до сих пор для объяснения процессов образования джетов в активных галактиках.
«Благодаря «РадиоАстрону», космической миссии, в рамках которой орбитальный радиотелескоп достиг расстояний до Луны, и сети из двадцати трех радиотелескопов, распределенных по всей Земле, мы получили изображение недр самого высокого разрешения. блазар на сегодняшний день позволяет нам впервые наблюдать внутреннюю структуру джета так подробно», — говорит Антонио Фуэнтес, исследователь из Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC) в Гранаде, Испания, возглавляющий работу.
Новое окно во Вселенную, открытое миссией «РадиоАстрон», раскрыло новые детали плазменной струи 3C 279, блазара со сверхмассивной черной дырой в ядре. Джет имеет как минимум две скрученные нити плазмы, простирающиеся на расстояние более 570 световых лет от центра.
«Впервые мы увидели такие нити так близко к источнику джета, и они говорят нам больше о том, как черная дыра формирует плазму. Внутренний джет также наблюдался двумя другими телескопами, GMVA и EHT, на орбите. гораздо более короткие длины волн (3,5 мм и 1,3 мм), но они не смогли обнаружить формы нитей, потому что они были слишком слабыми и слишком большими для этого разрешения», — говорит Эдуардо Рос, член исследовательской группы и европейский планировщик GMVA.
«Это показывает, как разные телескопы могут выявить разные особенности одного и того же объекта», — добавляет он.
Струи плазмы, исходящие от блазаров, не совсем прямые и однородные. Они показывают неожиданные повороты, которые показывают, как на плазму влияют силы вокруг черной дыры. Астрономы, изучавшие эти завихрения в 3C 279, называемые спиральными нитями, обнаружили, что они вызваны нестабильностями, развивающимися в струйной плазме.
В процессе они также поняли, что старая теория, которую они использовали для объяснения того, как струи менялись с течением времени, больше не работает.
Следовательно, необходимы новые теоретические модели, которые смогут объяснить, как такие спиральные нити формируются и развиваются так близко к источнику струи. Это не только большой вызов, но и прекрасная возможность узнать больше об этих удивительных космических явлениях.
«Один особенно интригующий аспект наших результатов заключается в том, что они предполагают наличие спирального магнитного поля, которое ограничивает струю», — говорит Гуан-Яо Чжао, в настоящее время связанный с MPIfR и член группы ученых. «Следовательно, именно магнитное поле, которое вращается по часовой стрелке вокруг струи в 3C 279, направляет и направляет плазму струи, движущуюся со скоростью, в 0,997 раз превышающей скорость света».
«Подобные спиральные нити наблюдались во внегалактических джетах и раньше, но в гораздо больших масштабах, и считается, что они возникают в результате того, что разные части потока движутся с разными скоростями и сталкиваются друг с другом», — добавляет Андрей Лобанов, еще один ученый из группы исследователей MPIfR. . «Благодаря этому исследованию мы вступаем в совершенно новую область, в которой эти волокна могут быть фактически связаны с самыми сложными процессами в непосредственной близости от черной дыры, производящей струю».
Исследование внутренней струи 3C 279, о котором теперь говорится в последнем выпуске журнала Nature Astronomy, расширяет продолжающиеся усилия по лучшему пониманию роли магнитных полей в начальном формировании релятивистских потоков из активных галактических ядер. В нем подчеркиваются многочисленные остающиеся проблемы современного теоретического моделирования этих процессов и демонстрируется необходимость дальнейшего совершенствования радиоастрономических инструментов и методов, которые открывают уникальную возможность получения изображений далеких космических объектов с рекордным угловым разрешением.
С помощью специальной методики под названием «Интерферометрия со сверхдлинной базой» (VLBI) путем объединения и корреляции данных разных радиообсерваторий создается виртуальный телескоп с эффективным диаметром, равным максимальному разносу между антеннами, участвующими в наблюдении.
Ученый проекта «РадиоАстрон» Юрий Ковалев, сейчас работающий в МПиФР, подчеркивает важность здорового международного сотрудничества для достижения таких результатов: «Обсерватории из двенадцати стран были синхронизированы с космической антенной с помощью водородных часов, образовав виртуальный телескоп размером с расстояние до Земли. луна.»
Антон Зенсус, директор MPIfR и одна из движущих сил миссии «РадиоАстрон» на протяжении последних двух десятилетий, заявляет: «Эксперименты с РАДИОАСТРОНОМ, которые привели к получению подобных изображений квазара 3C 279, являются исключительными достижениями, возможными благодаря международному научному сотрудничеству Обсерватории и ученые во многих странах. Миссия потребовала десятилетий совместного планирования перед запуском спутника. Создание реальных изображений стало возможным благодаря подключению больших наземных телескопов, таких как Эффельсберг, и тщательному анализу данных в нашем корреляционном центре VLBI в Бонне. »
Информация от: Обществом Макса Планка
