Astronomii au descoperit raze gamma care curg din apropierea găurii negre supermasive din inima galaxiei M87. Un instrument special numit H.E.S.S., situat în Namibia, poate detecta când aceste raze se lovesc de atmosfera noastră și pot urmări sursa. Astronomii au stabilit că o regiune nu mult mai mare decât sistemul nostru solar în jurul găurii negre este responsabilă pentru această revărsare a razelor gamma; gaura neagră acționează ca un accelerator de particule cosmice.
O echipă internațională de astrofizicieni din cadrul H.E.S.S. colaborarea a anunțat descoperirea variabilității pe termen scurt în fluxul de raze gamma cu energie foarte mare (VHE) din galaxia radio M 87. În Namibia, colaborarea a construit și operează un sistem de detectare, cunoscut sub denumirea de telescoape Cherenkov, care permite detectarea acestor raze gamma de la nivelul solului (vezi notele). Arătând acest sistem către o galaxie din apropiere, M 87, echipa a detectat raze gamma VHE în ultimii patru ani. Adevărata surpriză este însă că intensitatea emisiilor se poate schimba drastic în câteva zile.
Galaxia radio uriașă M 87
Această galaxie, situată la 50 de milioane de ani lumină în constelația Fecioară, adăpostește o gaură neagră super-masivă de 3 mii de milioane de mase solare din care emană un jet de particule și câmpuri magnetice. Cu toate acestea, spre deosebire de sursele extragalactice observate anterior de raze gamma VHE - cunoscute sub denumirea de Blazars - jetul din M 87 nu este îndreptat către Pământ, dar este văzut la un unghi de aproximativ 30 °. În Blazars, se crede că razele gamma sunt emise în jet, colimate în jurul direcției jetului și sporite în energia și intensitatea lor prin mișcarea relativistă a particulelor de jet. Prin urmare, M 87 reprezintă un nou tip de sursă extragalactică de raze gamma.
O primă indicație a emisiilor de raze gamma VHE de la M 87 a fost văzută în 1998 cu telescoapele HEGRA Cherenkov (unul dintre experimentele precursoare ale H.E.S.S.). Odată cu H.E.S.S. rezultate aceste indicații sunt acum confirmate cu o mai mare încredere. Fluxul razelor VHE gamma de la M 87 este destul de slab; nicio altă galaxie radio nu a fost văzută până acum în razele gamma VHE, probabil pentru că majoritatea sunt mai îndepărtate decât M 87 relativ apropiate.
Ce ne spune variabilitatea la scară scurtă de timp
Scala de timp a variabilității este un indicator pentru dimensiunea maximă a regiunii de emisie. Deoarece razele gamma de la capătul din spate al regiunii de emisie călătoresc mai mult până când ajung la noi, scalele de variabilitate nu pot fi mult mai scurte decât cele ale razei gamma de timp pentru a traversa regiunea de emisie. Aceste măsurători de variabilitate sunt frecvent utilizate pentru a restrânge dimensiunea locului de emisie în obiecte îndepărtate, adesea la o precizie mai mare decât la măsurarea dimensiunii obiectului bazată pe extensia unghiulară din cer. Scala de timp a variabilității de câteva zile văzută de H.E.S.S. în M 87 este extrem de scurt, mai scurt decât a fost detectat la orice altă lungime de undă. Acest lucru ne spune că dimensiunea regiunii producătoare de raze gamma VHE este aproximativ la dimensiunea sistemului nostru solar (1013 m, doar aproximativ 0,000001% din dimensiunea întregii galaxii radio M 87). „Acesta nu este cu mult mai mare decât orizontul de eveniment al găurii negre super-masive din centrul M 87”, spune Matthias Beilicke, un H.E.S.S. om de știință care lucrează la Universitatea din Hamburg.
Această observație face ca imediata apropiere a găurii negre centrale a M 87 să fie locul cel mai probabil pentru producerea de raze gamma VHE; alte structuri din jeturile M 87 tind să aibă scale mai mari. Fizica proceselor de producție nu a fost încă determinată, iar mecanismele complet noi pot fi invocate datorită apropierii găurii negre pe care această descoperire de către H.E.S.S. echipa a demonstrat. Este probabil că avem de-a face cu un mecanism de producție diferit de cel al Blazars-ului, ale cărui jeturi îndreaptă spre noi. În această regiune din apropierea găurii negre, materia care este eliminată din gaura neagră creează, de asemenea, jetul de plasmă relativistă - un proces care în general nu este încă pe deplin înțeles. Că razele gamma pot scăpa din această regiune violentă pot părea surprinzătoare, dar este posibil, deoarece gaura neagră din M 87 accelerează materia într-un ritm relativ scăzut, în comparație cu alte găuri negre. De asemenea, nu se poate exclude faptul că efectele relativiste, precum cele care au loc în alte surse extragalactice, contribuie la un anumit nivel, dar având în vedere că jetul nu se îndreaptă spre noi, efectele relativiste mari sunt puțin probabile.
H.E.S.S. aratând calea
Cu aceasta și descoperirile anterioare ale surselor extragalactice, H.E.S.S. conduce calea în înțelegerea proceselor implicate în modul în care acești fotoni extraordinar de energici sunt produși. Radio galaxia M 87 este un laborator excelent pentru studierea miezului acestor galaxii, cu găurile lor super-masive negre care acționează ca motoare pentru a accelera particulele la energii extrem de mari, oferind raze gamma VHE în acest proces. Acest obiect poate fi studiat și comparat cu Blazars-urile mai numeroase, dar mai îndepărtate, în cazul în care jetul ne ascunde viziunea asupra sursei centrale. Pentru M 87, știm acum că avem o vedere clară a motorului central cu H.E.S.S., ceea ce duce la o mai bună înțelegere a tuturor surselor extragalactice de raze gamma VHE.
Sursa originală: Comunicat de presă al societății Max Planck
