Astronomové objevili gama paprsky proudící z okolí supermasivní černé díry v srdci galaxie M87. Speciální nástroj zvaný H.E.S.S., který se nachází v Namibii, dokáže zjistit, kdy tyto paprsky zasáhnou naši atmosféru, a sledovat zdroj zpět. Astronomové určili, že za tento výtok gama paprsků je zodpovědný region, který není o moc větší než naše sluneční soustava kolem černé díry; černá díra se chová jako urychlovač kosmických částic.
Mezinárodní tým astrofyziků z H.E.S.S. spolupráce oznámila objev krátkodobé proměnlivosti toku paprsků gama s velmi vysokou energií (VHE) z radio galaxie M 87. V Namibii tato spolupráce vybudovala a provozuje detekční systém, známý jako Cherenkovovy dalekohledy, který umožňuje detekci těchto paprsků gama ze země (viz poznámky). Tím, že tento systém ukázal na blízkou galaxii M 87, za poslední čtyři roky detekoval gama paprsky VHE. Skutečným překvapením je však to, že intenzita emise je patrná, že se během několika dní příležitostně drasticky změní.
Obří rozhlasová galaxie M 87
Tato galaxie, umístěná ve vzdálenosti 50 milionů světelných let v souhvězdí Panny, obsahuje superhmotnou černou díru 3 000 milionů slunečních hmot, ze které vychází paprsek částic a magnetických polí. Na rozdíl od dříve pozorovaných extragalaktických zdrojů gama paprsků VHE - známých jako Blazars - však proud v M 87 nesměřuje k Zemi, ale je pozorován v úhlu asi 30 °. V Blazars se věří, že gama paprsky jsou emitovány v paprsku, kolimují kolem směru paprsku a zvyšují svou energii a intenzitu relativistickým pohybem částic paprsku. M 87 proto představuje nový typ extragalaktického zdroje gama paprsků.
První indikace emise VHE gama paprsků z M 87 byla pozorována v roce 1998 pomocí dalekohledů HEGRA Cherenkov (jeden z prekurzorových experimentů na H.E.S.S.). S H.E.S.S. výsledky těchto indikací jsou nyní potvrzeny s větší jistotou. Tok paprsků gama VHE z M 87 je poměrně slabý; u gama paprsků VHE dosud nebyla pozorována žádná jiná radiová galaxie, pravděpodobně proto, že většina je vzdálenější než relativně blízká M 87.
Co nám říká krátká variabilita v časovém měřítku
Časová škála variability je ukazatelem pro maximální velikost emisní oblasti. Protože paprsky gama ze zadní strany emisní oblasti se pohybují déle, dokud k nám nedospějí, nemohou být časové škály variability mnohem kratší, než kolik času gama paprsky vyžadují, aby prošel emisní oblastí. Taková měření variability se často používají k omezení velikosti emisního místa ve vzdálených objektech, často k větší přesnosti než měřením velikosti objektu na základě úhlového rozšíření na obloze. Několikidenní časová škála variability, kterou viděl H.E.S.S. v M 87 je extrémně krátký, kratší než detekovaný na jakékoli jiné vlnové délce. To nám říká, že velikost oblasti produkující gama paprsky VHE je jen o velikosti naší sluneční soustavy (1013 m, pouze asi 0,000001% velikosti celé rádiové galaxie M 87). "Toto není o moc větší než horizont událostí superhmotné černé díry ve středu M 87," říká Matthias Beilicke, H.E.S.S. vědec pracující na univerzitě v Hamburku.
Toto pozorování činí bezprostřední blízkost střední černé díry M 87 nejpravděpodobnějším místem pro produkci gama paprsků VHE; jiné struktury v proudech M 87 mají tendenci mít větší měřítka. Fyzika výrobních procesů musí být ještě stanovena a zcela nové mechanismy mohou být vyvolány kvůli blízkosti černé díry, kterou tento objev H.E.S.S. tým prokázal. Je pravděpodobné, že jednáme s jiným výrobním mechanismem než pro Blazary, jejichž trysky směřují k nám. V této oblasti poblíž černé díry vytváří hmota, která se hromadí z černé díry, také relativistický plazmový paprsek - proces, který obecně ještě není zcela objasněn. Že gama paprsky mohou uniknout z této násilné oblasti, se mohou jevit překvapivě, ale je to možné, protože černá díra v M 87 akumuluje hmotu relativně nízkou rychlostí ve srovnání s jinými černými dírami. Nelze také vyloučit, že na určité úrovni přispívají relativistické účinky, jako jsou ty, které se odehrávají v jiných extragalaktických zdrojích, ale vzhledem k tomu, že proud nesměřuje na nás, velké relativistické účinky jsou nepravděpodobné.
H.E.S.S. vedoucí cesta
S tímto a předcházejícími objevy extragalaktických zdrojů H.E.S.S. vede cestu k pochopení procesů podílejících se na výrobě těchto mimořádně energetických fotonů. Radiová galaxie M 87 je vynikající laboratoří pro studium jádra těchto galaxií, s jejich superhmotnými černými dírami, které fungují jako motory k urychlení částic na extrémně vysoké energie, čímž v tomto procesu rozdávají gama paprsky VHE. Tento objekt lze studovat a porovnat s početnějšími, ale vzdálenějšími Blazary, kde proud zakrývá náš pohled na centrální zdroj. V případě M 87 víme, že máme jasný pohled na centrální motor s H.E.S.S., což vede k lepšímu porozumění všem extragalaktickým zdrojům gama paprsků VHE.
Původní zdroj: Max Planck Society News Release
