Egy szupermasszív fekete lyuk háta körül száguldó fotonok által létrehozott éles fénygyűrűt észleltek az Event Horizon Telescope (EHT) kutatói. A megfigyelés megerősíti Einstein általános relativitáselméletének előrejelzését, és további fényt vet a fekete lyuk tömegére és a szupermasszív objektumból kiáramló erős anyagsugárra.
Az EHT rádióteleszkópok globális sorozata, amelyek kombinálva elég széles apertúrával rendelkeznek ahhoz, hogy feloldják a szupermasszív fekete lyukak közvetlen környezetét. 2019-ben az EHT tudósai elkészítették a első kép az M87* szupermasszív fekete lyukat körülvevő izzó gáz és „árnyék” korongja. Ez az objektum a Messier 87 galaxis szívében található, és körülbelül 7 milliárdszor nagyobb tömegű, mint a Nap. Az EHT-t ezután a Tejútrendszer közepén lévő szupermasszív fekete lyukra mutatták, és egy az objektum korongjának és árnyékának képe ez év elején jelent meg.
Most EHT kutatók vezetésével Avery Broderick A kanadai Perimeter Institute for Theoretical Physics és a Waterloo Egyetem munkatársai felülvizsgálták az M87* megfigyeléseit, hogy olyan éles fénygyűrűt keressenek, amelyet fotonok hoznak létre, amelyek félpályát tesznek meg a fekete lyuk hátulja körül, mielőtt a Földre utaznának. Ezt a gyűrűt az M87* körüli régió általános relativisztikus magnetohidrodinamikai szimulációi jósolták meg, de nem látható a közvetlenül a Földre utazó fotonok által létrehozott diffúz fénykorong miatt.
A szentjánosbogarak látása
„Kikapcsoltuk a reflektort, hogy lássuk a szentjánosbogarak” – mondja Broderick, hozzátéve: „Valami mélyrehatót tudtunk tenni – a gravitáció egy alapvető jelét feloldani egy fekete lyuk körül”. A csapat ezt egy új képalkotó algoritmus segítségével tette, amelyet hozzáadtak TÉMAI – egy elemzési keretrendszer, amely segíti a kutatókat az EHT megfigyelések megértésében.
Csapat tagja Hung-Yi Pu A National Taiwan Normal University munkatársa azt mondja, hogy az új algoritmus lehetővé teszi, hogy az együttműködés „lefejtse” az EHT-kép elemeit, így „a fekete lyuk körüli környezet egyértelműen feltárható”.
Bolygóméretű teleszkóp építése
A fotongyűrű megfigyelése mellett a csapat bizonyítékot is talált arra, hogy a fekete lyuk területéről egy erős forgó anyagsugár kilökődött ki. Ez utóbbi megfigyelés megerősíti azt az elméleti előrejelzést, hogy a fekete lyuk forgása erőteljes anyagkiáramlást hoz létre. Ez a legutóbbi elemzés a korábbi megfigyelésekkel kombinálva azt is lehetővé tette a csapat számára, hogy az M87* tömegére vonatkozóan az eddigi legjobb értéket adják, 7.13 ± 0.39 milliárd naptömeghez rögzítve.
Az elmélet azt jósolja, hogy több gyűrűnek kellene léteznie az M87* körül, amelyek mindegyike a fekete lyuk körül különböző pályán keringő fotonoknak felel meg. A csapat úgy véli, hogy képesnek kell lennie az elemzés finomítására, hogy legalább még egy ilyen gyűrűt láthasson.
A kutatás leírása a Az asztrofizikai folyóirat.
