M87*. Słynna czarna dziura zmieniła zwyczaje żywieniowe. Wystarczyło kilka lat

Dżet z czarnej dziury w centrum galaktyki Centaurus A (Michael Janssen Antxon Alberdi et al./Nature Astronomy)

Źródło: Michael Janssen Antxon Alberdi et al./Nature Astronomy

Około 55 milionów lat świetlnych od Ziemi znajduje się galaktyka Panna A, znana także jako Messier 87 lub M87. Jej sercem jest supermasywna czarna dziura M87* o masie ponad sześć miliardów razy większej od masy Słońca. W 2019 roku stała się ona pierwszym tego typu obiektem, który udało się zwizualizować - radioteleskopy tworzące Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) uchwyciły jej cień.

Nie była to jednak jedyna obserwacja M87*. Na łamach czasopisma "Astronomy & Astrophysics" ukazało się badanie podsumowujące badania nad obiektem prowadzone w latach 2017-2021. Ten niezbyt długi okres wystarczył, by czarna dziura mocno się zmieniła.

Zawirował w drugą stronę

Jak wynika z obserwacji EHT, w latach 2017-2021 wzór polaryzacji czarnej dziury zmienił kierunek. W 2017 r. wydawał się obracać w jedną stronę, aby w w 2018 r. ustabilizować się, a w 2021 r. całkowicie odwrócić. Badacze wyjaśnili, że sugeruje to zmienne, burzliwe środowisko.

- Fakt, że wzór polaryzacji zmienił kierunek w latach 2017-2021, był całkowicie nieoczekiwany - powiedział Jongho Park z Uniwersytetu Kyunghee, współpracownik projektu. - Stanowi to wyzwanie dla naszych modeli i pokazuje, że wciąż niewiele wiemy o tym, co dzieje się w pobliżu horyzontu zdarzeń.

Jak tłumaczyli naukowcy, światło spolaryzowane różni się od zwykłego światła tym, że jego fale oscylują w jednej płaszczyźnie, a nie w wielu kierunkach. To znajdujące się dookoła czarnej dziury ujawnia strukturę i siłę pól magnetycznych w tym regionie. Pola te warunkują sposób, w jaki czarne dziury pożerają materię i wyrzucają potężne dżety plazmy w przestrzeń kosmiczną. Ich znajomość pozwala nam określić, jak procesy pochłaniania i emisji zmieniają się w czasie. 

Tajemniczy strumień

Obserwacje EHT w 2021 r. obejmowały dwa nowe teleskopy, które zwiększyły czułość układu i klarowność obrazu. Pozwoliło to naukowcom po raz pierwszy wyizolować emisję dżetu M87, czyli wąskiej wiązki cząstek energetycznych wyrzucanych z czarnej dziury niemal z prędkością światła. Takie strumienie odgrywają kluczową rolę w ewolucji galaktyk.

- Gdy gaz zbliża się do czarnej dziury z prędkością niemal równą prędkości światła, nabiera niesamowitej ilości energii i nagrzewa się do miliardów stopni - powiedział Chi-Kwan Chan z Obserwatorium Stewarda. - Część tego gazu nie zostaje pochłonięta, ale jest wyrzucana z powrotem w przestrzeń kosmiczną, tworząc dżet emanujący z czarnej dziury. Jak to się dzieje i co jest tego przyczyną, nadal pozostaje tajemnicą, jednak takie badania pomagają nam lepiej zrozumieć te procesy.

Emitując promieniowanie w całym spektrum elektromagnetycznym, w tym promieniowanie gamma i neutrina, dżet M87 stanowi wyjątkowe laboratorium do badania powstawania i uruchamiania tych kosmicznych zjawisk.

- Nasze wyniki pokazują, że EHT ewoluuje w kierunku pełnoprawnego obserwatorium naukowego - powiedziała Mariafelicia De Laurentis z Uniwersytetu Federico II w Neapolu, współautorka analizy. - Każde nowe badanie poszerza nasze horyzonty, od dynamiki plazmy i pól magnetycznych po rolę czarnych dziur w ewolucji kosmosu - dodała.