Kara deliğin yeni görüntüsü ‘kabarık’ halkayı ortaya çıkarıyor – Ars Technica

Astronomlar Bugün Açıkladı Kara deliğin yeni fotoğrafları M87 galaksisinin merkezinde, kara deliğin parlayan halkasının daha yumuşak bir versiyonu ve güçlü jeti ilk kez aynı görüntüde bir arada görülüyor. the Olay Ufku Teleskobu EHT, kara deliği ilk kez 2017’de görüntüledi; Bu yeni görüntü, tarafından toplanan verilere dayanmaktadır. VLBI Üniversal Milimetre Seti (GMVA), radyo emisyonlarını biraz farklı ama bilimsel olarak önemli bir dalga boyunda yakaladı. Yeni gözlemsel verilerin, görüntü işleme yöntemlerinin ve ilgili bilgisayar simülasyonlarının ayrıntıları, Nature dergisinde yayınlanan yeni bir makalede açıklanmaktadır.

“Bu, merkezi karadelikten kaçan güçlü jet ile ilgili olarak halkanın nerede olduğunu belirleyebileceğimiz ilk görüntü.” ortak yazar Kazunori Akiyama dedi kara deliği görselleştirmek için kullanılan görüntüleme yazılımını geliştiren MIT’nin Haystack Gözlemevi’nden. “Artık parçacıkların nasıl hızlandırıldığı ve ısıtıldığı gibi soruları ve bir kara delik hakkındaki diğer birçok gizemi daha derinlemesine ele almaya başlayabiliriz.”

Daha önce bahsedildiği gibi EHT, Hawaii’den Avrupa’ya ve Antarktika’dan Grönland’a kadar tüm dünyaya yayılmış bir teleskop koleksiyonudur. “Teleskop”, dev bir teleskopa eşdeğer bir çözünürlüğe sahip bir görüntü oluşturmak için farklı konumlarda yakalanan ışığı kullanan interferometri adı verilen bir işlemle yaratılır (çok büyük bir teleskop, sanki bireysel nesnelerin uzak konumları arasındaki mesafe kadar büyük). teleskoplar).

EHT’de çalışan bilim adamları küresel manşetlere taşındı 2019’da M87 galaksisinin merkezindeki arka deliğin ilk doğrudan görüntüsünü ortaya çıkardıklarında. İki yıl sonra, EHT araştırmacıları aynı kara deliğin bu kez neye benzediğini gösteren yeni bir görüntüsünü yayınladı. polarize ışık. yeteneği bu polarizasyonu ölç İlk kez -bir kara deliğin kenarındaki manyetik alanların imzası- kara deliklerin maddeyi nasıl yutup çekirdeklerinden güçlü jetler yaydığına dair yeni bilgiler sağladı. Gökbilimciler de başardı Manyetik alan çizgilerini belirleyin iç kenarda ve içe doğru akan ve dışa doğru patlayan madde arasındaki etkileşimi inceleyin.

Ve bu ayın başlarında, EHT işbirliğinin dört üyesi, orijinal 2017 verilerine PRIMO (temel bileşen interferometri modellemesi) adı verilen yeni bir makine öğrenimi tekniği uygulayarak o ünlü resmi verdi. onun ilk dönüşümü. PRIMO, bu madde birikiminin nasıl meydana gelebileceğine dair birkaç farklı modeli göz önünde bulundurarak gaz toplayan karadeliklerin 30.000’den fazla simüle edilmiş görüntüsünü analiz etti. Yapısal modeller, simülasyonlarda ne sıklıkta göründüklerine göre sıralandı ve ardından PRIMO, kara deliğin yeni, yüksek çözünürlüklü bir görüntüsünü üretmek için bunları harmanladı.

GMVA işbirliğinden alınan bu yeni görüntü, 14-15 Nisan 2018’de toplanan farklı dalga boylarındaki radyo emisyonlarından yararlanıyor. EHT’nin teleskop ızgarası 1,3 mm’lik bir çözünürlüğe ayarlanmışken, GMVA’nın teleskopları 3,5 mm’ye ayarlanmıştır. Karşılaştırıldığında, bir saman gözlemevi astronomu Jeffrey Cruz’un açıklaması EHT, orijinali “Made in FM” olarak resmederken, bu yeni GMVA görüntüsü “AM’den geliyordu” ve ekliyor: “Birlikte bir hikaye anlatın, birlikte daha iyi bir hikaye.”

GMVA teleskopları Dünya’nın ekseni boyunca doğudan batıya doğru yerleştirildiğinden, veriler Grönland Teleskobu kuzeye ve Atacama büyük milimetre/metre dizisi ALMA, resmi tamamlamak için güneye dahil edilmiştir. Bu, astronomların kara deliğin gölgesini yakalamasını ve aynı zamanda emisyon jetlerini daha iyi görmesini sağlayan şeydi. Tüm bu teleskoplardan alınan veriler, interferometri kullanılarak senkronize edildi ve nihai görüntüyü oluşturmak için Akiyama tarafından geliştirilen seyrek interferometrik modelleme görüntüleme kitaplığı da dahil olmak üzere çeşitli görüntü işleme algoritmaları uygulandı.

İlk olarak EHT tarafından görüntülenen parlayan halka, kara deliğin yörüngesinde dönen maddenin sonucudur. Bu madde ısınır ve kara deliğin güçlü yerçekimi, yayılan ışığı kendi etrafında bükerek merkezinde karanlık bir bölge olan kara deliğin gölgesi olan bir ışık halkası oluşturur. Ancak GMVA görüntüsü, orijinal EHT görüntüsünden yaklaşık yüzde 50 daha ince bir halka gösteriyor. Sonraki bilgisayar simülasyonları, bunun, yeni görüntünün kara deliğe doğru düşen daha fazla malzemeyi, özellikle de çevredeki toplanma diskinden gelen aşırı ısınmış plazmayı ortaya çıkarmasından kaynaklandığını öne sürüyor.

Ayrıca merkez halkadan uzayan bir plazma izi de vardı, büyük ihtimalle jetin bir parçası uzaya doğru fırlıyordu. Gökbilimciler, M87 gibi kara deliklerin güçlü madde jetleri püskürtebildiğini uzun zamandır biliyor olsalar da, altta yatan fizik tam olarak anlaşılamamıştır ve jetin kara deliğin yakınından nereden geldiğini gözlemleyebilmek, daha fazlasını öğrenmek için hayati önem taşır. GMVA’nın 3,5 milimetre çözünürlüğü, gökbilimcilerin güçlü jetin parlayan halkadan nasıl çıktığını görmelerini sağladı ve ilk kez jetin tabanının gerçekten de bu halkaya bağlı olduğunu ortaya çıkardı.

“Heyecan verici olan şey, kara deliğin gölge özelliğini hala görüyor olmamız, ancak aynı zamanda daha uzun bir jet görmeye başlıyoruz” dedi. Akiyama dedi. “Bir plazmanın bu dalga boyunda ışık yayması için çok sıcak olması gerekir, bu nedenle plazmadaki her parçacık neredeyse ışık hızında hareket eder. Böylece parçacıklar göreli hızlarda hızlanır. Ve şunu fark ettik: M87, o jet genişliyor ve gerçekten geniş bir bant boyunca ilerliyor.” .

Gelecekteki gözlemler, M87’nin bilim hikayesini daha da detaylandırmak için daha fazla radyo dalga boyunu hedefleyecek ve örneğin astronomlara kara delik plazmasının sıcaklık profili ve bileşimi hakkında daha fazla bilgi verecek.

DOI: Doğa, 2023. 10.1038/s41586-023-05843-w (DOI’ler hakkında).