天文学家查看黑洞喷射深处PerseusA

admin 2018-05-14

太空中和地面上的射电望远镜的艺术构成观测NGC 1275,它是距离2.3亿光年的Perseus星系团的中心星系。这张收音机图像显示了一个长约3光年的新形成的喷气机。中央黑洞位于图像顶部的亮点内。图像中可见的细节比我们太阳系周围的Oort彗星云更小。信用:Pier Raffaele Platania INAF / IRA(汇编); ASC列别杰夫研究所(RadioAstron图片)

em一个国际研究团队已经以前所未有的精确度从一个巨大的黑洞中新形成了等离子射流。在太空和地面上使用望远镜组合制作的无线电图像可以使射流结构从其发射场地仅仅几百个黑洞半径或12个光天数内解析出来。 / em

在所有大质量星系的中心都有黑洞,重达太阳质量的数十亿倍。长久以来,人们已经知道,这些巨大的黑洞中的一些会以接近光速的速度喷射出壮观的等离子射流,这种光速可以远远超出其宿主星系的范围。但是,这些飞机如何形成首先是一个长久以来的谜团。研究它们的主要困难之一是天文学家无法将由黑洞驱动的射流结构成像到足够接近发射场的位置,从而可以直接与射流形成的理论和计算模型进行比较。

图1:用空间-VLBI阵列获得的3C84中的中央分析仪的无线电图像。 i x / i和 I> Y< / I>轴显示距图像参考中心的距离(以毫弧秒为单位)。在PA = 0°时,半功率波束宽度为0.10×0.05 mas。噪声水平为1.4 mJy beam-1,峰值强度为0.75 Jy beam-1。无线电核心和发射特征C2和C3在图像中指示。自然天文学(2018)DOI:10.1038 / s41550-018-0431-2

现在,来自八个不同国家的国际研究团队已经在巨型星系NGC 1275的中心制造了黑洞射流的超高角度分辨率图像,也称为射电源Perseus A或3C 84.研究人员能够解决喷气结构比NGC 1275的黑洞距离地面仪器近10倍的距离,揭示了射流形成区域的前所未有的细节。

“结果令人惊讶。事实证明,观察到的喷流宽度明显比目前最受青睐的模型中的喷流宽度大得多,在该模型中,喷流从黑洞的椭球体发射 - 紧邻旋转黑洞的空间区域,空间本身被拖拽到在洞周围绕圈运动“,意大利国家天体物理研究所的Gabriele Giovannini教授解释说,该论文的主要作者在Nature Astronomy发表。

“这可能意味着至少射流的外部是从围绕黑洞的吸积盘发射的。我们的结果还没有证明目前的模型是从ergosphere发射飞机的,但我们希望它能让理论家深入了解发射场附近的喷气机结构以及如何开发这些模型的线索。来自芬兰阿尔托大学的Tuomas Savolainen,负责制作图像的RadioAstron观测计划负责人。

图2:高角分辨率下的内部喷气核心区域。 i x / i和 i y / i轴显示图像参考中心的距离(以微秒为单位)。半功率光束宽度为0.05×0.05 mas,如图像的左上角所示。噪声水平为1.5 mJy beam-1,峰值强度为0.66 Jy beam-1。轮廓在10,30,50,100,150,200,300和500mJy光束-1。自然天文学(2018)DOI:10.1038 / s41550-018-0431-2

这项研究的另一个结果是NGC 1275中的射流结构与附近的星系Messier 87中的射流明显不同,后者是唯一一个其结构成像距离接近黑洞的喷气机。研究人员认为这是由于这两架飞机的年龄不同所致。 “NGC 1275的喷气机在十多年前重新启动,目前仍在形成,这为黑洞喷气机的早期发展提供了独特的机会。继续这些观察将是非常重要的,“该论文的合着者,台湾中央研究院的Masamori Nakamura博士解释说。

“这项关于NGC 1275最深处区域的研究继续了我们对最高可能分辨率下活动银河核的研究。由于与该星系的距离仅为70兆帕或者2.3亿光年,我们能够以前所未有的精度检测喷气机结构,只有几百个黑洞半径或12个光天,“最后,安东·津萨斯教授德国波恩的马克斯普朗克射电天文学研究所和VLBI研究部门负责人,该论文的合着者。

参与观测的全球地面射电望远镜网络的一部分。信用:Paul Boven([email protected])。卫星图像:新一代蓝色大理石,由NASA Visible Earth提供(visibleearth.nasa.gov)。

太空中的一个射电望远镜 - 数十个在地面上

地对空干涉仪RadioAstron使射流图像的清晰度得到显着改善,该射电天文仪由一个10米的轨道式射电望远镜和大约二十个世界上最大的地面射电望远镜组成。当单个望远镜的信号利用无线电波的干扰进行组合时,这种望远镜阵列的角分辨率相当于350,000公里直径的射电望远镜 - 几乎是地球和月球之间的距离。这使得RadioAstron成为天文学史上最高的角度分辨率仪器。 RadioAstron项目由俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所的Astro航天中心和Lavochkin科学与生产协会牵头,与俄罗斯和其他国家的合作组织合作,根据与俄罗斯国家空间公司ROSCOSMOS的合同。

“我们在RadioAstron的使命真的很高兴,俄罗斯制造的太空射电望远镜和最大的射电望远镜的巨大的国际地面阵列的独特组合已经允许研究这个年轻的相对论性喷气式飞机在超大质量黑洞附近, “RadioAstron项目科学家,莫斯科列别杰夫研究所的Yuri Kovalev教授评论道。

出版物:Giovannini,Savolainen,Orienti等人,“3C84中几百个引力半径的宽射线和准直射电子束”,自然天文学(2018)DOI:10.1038 / s41550-018-0431-2


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