تكوين صور Centaurus A في المجال البصري (ESO / WFI) والأشعة السينية (NASA / CXC / CfA). Centaurus A هي مجرة ضخمة في طور الاندماج مع حلزوني قريب. الاعتمادات: ESO / WFI (بصري) ، MpIfR / ESO / Apex / A. Weiss et al. (مليمتر) ؛ ناسا / CXC / CfA / R. كرافت وآخرون (الأشعة السينية)
قام فريق دولي راسخ من خلال تعاون Event Horizon Telescope (EHT) ، المعروف بالتقاط الصورة الأولى لثقب أسود في مجرة Messier 87 ، بتصوير قلب المجرة الراديوية المجاورة Centaurus A بتفاصيل غير مسبوقة. يحدد علماء الفلك موقع الثقب الأسود المركزي الهائل ويكشفون كيف تولد نفاثة عملاقة. والأهم من ذلك ، يبدو أن الحواف الخارجية للطائرة فقط هي التي تصدر إشعاعًا ، مما يدعو إلى التشكيك في نماذجنا النظرية للطائرات. تم نشر هذا العمل بقيادة مايكل يانسن من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في بون وجامعة رادبود في نيميغن في علم فلك الطبيعة اليوم (19 يوليو 2021).
في الأطوال الموجية الراديوية ، يظهر Centaurus A كواحد من أكبر الأجسام وأكثرها سطوعًا في سماء الليل. بعد أن تم تحديده كواحد من أقدم مصادر الراديو المعروفة خارج المجرة في عام 1949 ، كان Centaurus A موضوعًا لدراسات مكثفة عبر الطيف الكهرومغناطيسي من خلال مجموعة متنوعة من مراصد الراديو والأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية وغاما. يوجد في مركز Centaur A ثقب أسود كتلته 55 مليون شمس ، ويقع بين مقاييس كتلة ثقب أسود Messier 87 (ستة ونصف مليار شمس) وذلك في مركز مجرتنا (حوالي أربعة ملايين شمس).
تُظهر الصورة العلوية اليسرى كيف تتشتت الطائرة في سحب من الغاز تنبعث منها موجات الراديو ، والتي تم التقاطها بواسطة مرصد ATCA و Parkes. تعرض اللوحة اليمنى العلوية صورة مركبة ملونة ، مكبرة 40x من اللوحة الأولى لتتناسب مع حجم المجرة نفسها. يُشار إلى انبعاث المليمترات من النفاثة والغبار في المجرة الذي تم قياسه بواسطة أداة LABOCA / APEX باللون البرتقالي. يظهر انبعاث الأشعة السينية للطائرة التي تم قياسها بواسطة مركبة تشاندرا الفضائية باللون الأزرق. تم التقاط الضوء الأبيض المرئي من النجوم في المجرة بواسطة تلسكوب MPG / ESO بطول 2.2 متر. تُظهر اللوحة التالية أدناه صورة تكبير / تصغير بمقدار 165000 مرة لطائرة الراديو الداخلية التي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوبات TANAMI. تمثل اللوحة السفلية الصورة الجديدة الأعلى دقة لمنطقة الإطلاق النفاث التي تم الحصول عليها باستخدام EHT بأطوال موجية مليمترية مع تكبير بدقة تلسكوب 60،000،000x. يتم عرض أشرطة المقياس المعروضة بالسنوات الضوئية والأيام الضوئية. السنة الضوئية تساوي المسافة التي يقطعها الضوء في السنة: حوالي تسعة تريليونات كيلومتر. وبالمقارنة ، فإن المسافة إلى أقرب نجم معروف لشمسنا هي حوالي أربع سنوات ضوئية. يوم الضوء يساوي المسافة التي يقطعها الضوء في اليوم: حوالي ستة أضعاف المسافة بين الشمس ونبتون. الائتمان: جامعة رادبود. CSIRO / ATNF / I. Feain et al.، R. Morganti et al.، N. Junkes et al.؛ ESO / WFI ؛ MPIfR / ESO / APEX / A. وايس وآخرون ؛ ناسا / CXC / CfA / R. كرافت وآخرون ؛ تانامي / ج. مولر وآخرون ؛ EHT / م. يانسن وآخرون
في ورقة جديدة في علم فلك الطبيعة، تم تحليل البيانات المأخوذة من ملاحظات EHT لعام 2017 لصورة Centaurus A بتفاصيل غير مسبوقة. “هذا يسمح لنا لأول مرة برؤية ودراسة نفاثة راديوية خارج المجرة بمقاييس أصغر من المسافة التي يقطعها الضوء في يوم واحد. يقول عالم الفلك مايكل يانسن: “نرى بشكل مباشر وشخصيًا كيف تولد طائرة عملاقة بشكل وحشي أطلقها ثقب أسود فائق الكتلة”.
مقارنة بجميع الملاحظات السابقة عالية الدقة ، تم تصوير الطائرة النفاثة التي تم إطلاقها في Centaurus A بعشرة أضعاف التردد وستة عشر مرة أكثر دقة. من خلال القوة التحليلية لـ EHT ، يمكننا الآن ربط المقاييس الواسعة للمصدر ، والتي تبلغ 16 ضعف القطر الزاوي للقمر في السماء ، بأصلها بالقرب من الثقب الأسود في منطقة بالكاد يبلغ عرضها تفاحة على القمر عندما يتم إسقاطها في السماء. هذا هو عامل تضخيم مليار.
فهم الطائرات
الثقوب السوداء الهائلة الموجودة في مركز المجرات مثل Centaurus A تتغذى على الغاز والغبار المنجذبين من خلال قوة الجاذبية الهائلة. تطلق هذه العملية كميات هائلة من الطاقة ويقال إن المجرة تصبح “نشطة”. تسقط معظم المواد الموجودة بالقرب من حافة الثقب الأسود. ومع ذلك ، فإن بعض الجسيمات المحيطة تفلت من لحظات قبل التقاطها وتندفع بعيدًا في الفضاء: تولد النفاثات – وهي واحدة من أكثر سمات المجرات غموضًا وحيوية -.
الصورة الأعلى دقة للقنطورس A التي تم الحصول عليها بواسطة تلسكوب Event Horizon فوق صورة ملونة مركبة للمجرة بأكملها. الائتمان: جامعة رادبود. ESO / WFI ؛ MPIfR / ESO / APEX / A. وايس وآخرون ؛ ناسا / CXC / CfA / R. كرافت وآخرون ؛ EHT / م. يانسن وآخرون
اعتمد علماء الفلك على نماذج مختلفة من سلوك المادة بالقرب من الثقب الأسود لفهم هذه العملية بشكل أفضل. لكنهم ما زالوا غير متأكدين تمامًا من كيفية إطلاق الطائرات من منطقتها المركزية ، وكيف يمكن أن تمتد على نطاقات أكبر من المجرات المضيفة دون تشتت. تهدف EHT إلى حل هذا اللغز.
تُظهر الصورة الجديدة أن الطائرة التي أطلقها Centaurus A أكثر إشراقًا عند الحواف مقارنة بالمركز. هذه الظاهرة معروفة من الطائرات الأخرى ، ولكن لم يسبق رؤيتها بهذه الطريقة الواضحة من قبل. “الآن نحن قادرون على استبعاد النماذج النفاثة النظرية التي لا يمكنها إعادة إنتاج سطوع الحافة هذا. يقول ماتياس كادلر ، رئيس تانامي وأستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة فورتسبورغ في ألمانيا: “هذه ميزة مذهلة ستساعدنا على فهم أفضل للطائرات التي تنتجها الثقوب السوداء”.
المرجع: 19 يوليو 2021 ، علم فلك الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01417-w
الملاحظات المستقبلية
من خلال ملاحظات EHT الجديدة لطائرة Centaurus A النفاثة ، تم تحديد الموقع المحتمل للثقب الأسود عند نقطة الإطلاق النفاثة. بناءً على هذا الموقع ، يتنبأ الباحثون بأن الملاحظات المستقبلية على طول موجي أقصر ودقة أعلى ستكون قادرة على تصوير الثقب الأسود المركزي لـ Centaurus A. وهذا سيتطلب استخدام مراصد الأقمار الصناعية ، الفضاء.
تأتي هذه البيانات من نفس حملة المراقبة التي قدمت الصورة الشهيرة للثقب الأسود في M87. قال هينو فالك ، عضو مجلس إدارة EHT وأستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة رادبود: “تظهر النتائج الجديدة أن EHT يوفر كنزًا دفينًا من البيانات حول التنوع الغني للثقوب السوداء وأن هناك المزيد في المستقبل”.
معلومات اساسية
لمراقبة مجرة Centaurus A بدقة وضوح غير مسبوقة بطول موجة يبلغ 1.3 ملم ، استخدم تعاون EHT قياس التداخل الأساسي الطويل جدًا (VLBI) ، وهي نفس التقنية التي تم بها التقاط صورة الثقب الأسود الشهير في M87. اجتمع تحالف من ثمانية تلسكوبات من جميع أنحاء العالم لإنشاء تلسكوب Event Horizon بحجم الأرض. يشمل تعاون EHT أكثر من 300 باحث من إفريقيا وآسيا وأوروبا وأمريكا الشمالية والجنوبية.
يتكون اتحاد EHT من 13 معهدًا لأصحاب المصلحة: معهد أكاديميا سينيكا للفلك والفيزياء الفلكية ، جامعة أريزونا ، جامعة شيكاغو ، مرصد شرق آسيا ، جامعة جوته فرانكفورت ، معهد مليمتر لعلم الفلك الراديوي (MPG / CNRS / IGN) ، مليمتر كبير تلسكوب ، معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي ، مرصد كومة القش في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، المرصد الفلكي الوطني في اليابان ، معهد المحيط للفيزياء النظرية ، جامعة رادبود ومركز الفيزياء الفلكية | هارفارد وسميثسونيان.
TANAMI (تتبع النوى المجرية النشطة باستخدام قياس التداخل الأسترالي مليارك ثانية) هو برنامج متعدد الأطوال الموجية لرصد النفاثات النسبية في نوى المجرة النشطة في السماء الجنوبية. يراقب هذا البرنامج Centaurus A مع VLBI بأطوال موجية سنتيمترية منذ منتصف العقد الأول من القرن الحالي ، وتتكون شبكة TANAMI من تسعة تلسكوبات راديوية تقع في أربع قارات ترصد أطوال موجية تبلغ 4 سم و 1.3 سم.
