Teleskope bilden zum ersten Mal das supermassereiche Schwarze Loch und den massereichen Jet von M87 zusammen ab

Wissenschaftler, die das supermassive Schwarze Loch im Herzen der M87-Galaxie untersuchen, haben die Ursprünge des mächtigen Jets des Monsters enthüllt und den Jet und seine Quelle zum ersten Mal zusammen abgebildet. Darüber hinaus haben die Beobachtungen gezeigt, dass der Ring des Schwarzen Lochs viel größer ist, als Wissenschaftler bisher angenommen haben. Die Beobachtungen werden heute (26. April) in veröffentlicht Natur.

Das Global mm-VLBI Array (GMVA) vereinte Radioteleskope auf der ganzen Welt, um diese neuen Ergebnisse zu erzielen, darunter das National Radio Astronomy Observatory (NRAO) und das Green Bank Observatory (GBO) der National Science Foundation, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) , Very Long Baseline Array (VLBA) und Green Bank Telescope (GBT).

Das SMBH im Zentrum der M87-Galaxie ist das bekannteste im Universum. Es war das erste Schwarze Loch, das in einem Bild festgehalten wurde, das vom Event Horizon Telescope (EHT) erstellt und 2019 veröffentlicht wurde. Das Bild seines dichten, dunklen Kerns, eingerahmt von einem amorph leuchtenden Ring, machte internationale Schlagzeilen.

„M87 wurde über viele Jahrzehnte beobachtet, und vor 100 Jahren wussten wir, dass der Jet dort war, aber wir konnten ihn nicht in einen Zusammenhang bringen“, sagte Ru-Sen Lu, Astronom am Shanghai Astronomical Observatory, Leiter eines Max-Planck-Instituts Forschungsgruppe an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Hauptautor des neuen Artikels. „Mit GMVA, einschließlich der erstklassigen Instrumente bei NRAO und GBO, beobachten wir mit einer niedrigeren Frequenz, sodass wir mehr Details sehen – und jetzt wissen wir, dass es mehr Details zu sehen gibt.“

Eduardo Ros, Astronom und wissenschaftlicher Koordinator für Interferometrie mit sehr langen Basislinien (VLBI) am Max-Planck-Institut für Radioastronomie, fügte hinzu: „Wir haben den Ring schon einmal gesehen, aber jetzt sehen wir den Jet. und es ist größer, als wir dachten. Wenn Sie es sich wie ein feuerspeiendes Monster vorstellen, konnten wir früher den Drachen und das Feuer sehen, aber jetzt können wir sehen, wie der Drache das Feuer spuckt.“

Die Verwendung vieler verschiedener Teleskope und Instrumente verschaffte dem Team einen vollständigeren Überblick über die Struktur des supermassereichen Schwarzen Lochs und seines Strahls, als dies zuvor mit EHT möglich war, und alle Teleskope mussten ein vollständiges Bild zeichnen. Während VLBA eine vollständige Ansicht sowohl des Jets als auch des Schwarzen Lochs lieferte, ermöglichte ALMA den Wissenschaftlern, den hellen Funkkern von M87 aufzulösen und ein scharfes Bild zu erstellen. Die Empfindlichkeit der 100-Meter-Sammelfläche des GBT ermöglichte es den Astronomen, sowohl die großen als auch die kleinen Teile des Rings aufzulösen und die feineren Details zu sehen.

„Die ursprüngliche EHT-Bildgebung zeigte nur einen Teil der Akkretionsscheibe, die das Zentrum des Schwarzen Lochs umgibt. Indem wir die Beobachtungswellenlänge von 1,3 Millimeter auf 3,5 Millimeter ändern, können wir gleichzeitig mehr von der Akkretionsscheibe und jetzt auch vom Jet sehen Dies zeigte, dass der Ring um das Schwarze Loch 50 % größer ist, als wir bisher angenommen hatten“, sagte der Wissenschaftler Toney Minter, GMVA-Koordinator für das GBT.

Die Teile des Schwarzen Lochs sind nicht nur größer als frühere Beobachtungen bei kürzeren Wellenlängen gezeigt haben, sondern es ist jetzt auch möglich, den Ursprung des Jets zu bestätigen. Dieser Jet wurde aus der Energie geboren, die durch die Magnetfelder erzeugt wurde, die den sich drehenden Kern des Schwarzen Lochs umgeben, und durch Winde, die aus der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs aufsteigen.

„Diese Ergebnisse zeigten zum ersten Mal, wo sich der Jet bildet. Zuvor gab es zwei Theorien darüber, woher sie kommen könnten“, sagte Minter. „Aber diese Beobachtung zeigte tatsächlich, dass die Energie der Magnetfelder und der Winde zusammenarbeiten.“

Harshal Gupta, NSF-Programmbeauftragter für das Green Bank Observatory, fügte hinzu: „Diese Entdeckung ist eine eindrucksvolle Demonstration dafür, wie Teleskope mit komplementären Fähigkeiten eingesetzt werden können, um unser Verständnis astronomischer Objekte und Phänomene grundlegend zu verbessern. Es ist aufregend, die verschiedenen Arten von zu sehen Radioteleskope, die von der NSF unterstützt werden, arbeiten synergetisch als wichtige Elemente des GMVA, um die Gesamtansicht des Schwarzen Lochs und des Jets von M87 zu ermöglichen.