Forskere tager for første gang billedet til en massiv stråle af elektroner og subatomære partikler, der strækker sig fra det sorte hul i en galakks centrum.
Den nuværende udgave af Science Express, onlineudgivelsen af tidsskriftet, indeholder et papir fra Event Horizon-teleskopteamet - et samarbejde, der inkluderer Perimeter Associate-fakultetsmedlem Avery Broderick - der kan kaste lys over oprindelsen af de lyse jetfly, der er afgivet af nogle sorte huller. I en første verden har teamet været i stand til at se på et fjernt sort hul og løse det område, hvor dens jetfly er lanceret fra. Dette er det første empiriske bevis, der understøtter forbindelsen mellem sort huls spin og black hole jetfly, der længe har været mistænkt af teoretiske grunde.
Denne kunstners indtryk af de inderste områder af M87 viser forholdet mellem det sorte hul, den kredsende accretionsstrøm og lanceringen af den relavistiske jet.
Mange galakser, inklusive vores egen Mælkevej, har et kæmpe sort hul, der lurer ved deres kerner. I cirka 10 procent af sådanne galakser afgiver hullet enorme, stramme strømme af elektroner og andre subatomære partikler, der bevæger sig med næsten lysets hastighed. Disse kraftfulde jetfly kan strække sig over hundreder af tusinder af lysår. De kan være så lyse, at de overgår resten af galaksen tilsammen.
Og alligevel vides der lidt om, hvordan sådanne jetfly dannes. Event Horizon-teamet arbejder i deres aktuelle artikel for at finde ud af mere. Ved at kombinere og sammenligne data fra tre radioteleskoper begynder de at forestille basen af en sådan jet - dens startplade - for første gang.
Holdet, koordineret af Shep Doeleman ved MITs Haystack-observatorium, brugte Event Horizon-teleskopet, som faktisk er et netværk af tre radioteleskoper spredt ud over Jorden. Emnet for deres undersøgelse er M87, en kæmpe elliptisk galakse lidt over 50 millioner lysår fra vores egen. Det er tæt på, som galakser går, men langt væk, i betragtning af, at horisonten for det sorte hul, som teamet afbildede, er omtrent samme størrelse som et enkelt solsystem. Det er som om teleskopet kunne fremstille et valmuefrø fra tværs af et kontinent eller få øje på en softball på månen. ”Dette er nogle af de højeste opløsninger, der nogensinde er fået adgang til i videnskabshistorien,” siger Broderick.
Broderick opsummerer problemet, teamet taklede: ”Med sorte huller er det meningen, at ting skal gå ind, og alligevel her ser vi alle disse ting komme ud med enorme energier. Hvor kommer den energi fra? ”
Der er to muligheder. Den første er, at et sort hul i sig selv er et stort reservoir med energi - et roterende sort hul har en enorm mængde rotationsenergi, som dyserne måske tapper. Den anden mulighed er, at energien kan komme fra en eller anden akkretionsproces - akkretionsskiven er den støvede spiral af ting, der falder ned i det sorte hul, og akkretionsfysikken er endnu ikke godt forstået.
Med de nye data, der kommer fra M87, kan teoretikere som Broderick begynde at fortælle forskellen mellem disse modeller af huldrevne jetfly og akkretionsdrevne jetfly. Billedet er endnu ikke skarpt - det sildrer pixel efter pixel - men det, siger Broderick, "er nok til at fortælle forskellen mellem din mor og din datter." Med billeder som den, teamet arbejder på, kan vi begynde at indsnævre ultralelativistiske jetfly.
”Den første ting, vi lærte, er, at lanceringsregionen er ret lille,” siger Broderick. Jetstrålerne kommer fra ganske tæt på det sorte huls begivenhedshorisont: punktet uden tilbagevenden, hvor selv lyset fra genstande, der tumler ned i det sorte hul, går tabt. Selvom dette ikke er helt nok til at udelukke tanken om, at jetfly kan være drevet af akkretionsfysik, er det tydeligt, at energi kommer enten fra det sorte hul eller fra tiltrædelsesprocesserne, der sker lige ved siden af det sorte hul.
”Vi begynder nu at se, at spin spiller en rolle i jetproduktionen,” siger Broderick. "Det vil sige, ikke kun kan vi sige, at jetflyene stammer fra det sorte hul, men fordi emissionområdet er så lille, skal det komme fra et roterende sort hul."
”Det sorte hul er virkelig den motor, der driver jet,” tilføjer han. ”Det er en ekstraordinær ting.”
Via Perimeter Institut for Teoretisk Fysik