Astronomi su iz više od stotinu pojedinačnih radijskih opservacija sastavili vremenski slijed promjena u mlazu koji izbija iz aktivne galaksije 3C 345. Rekonstrukcija obuhvaća 27 godina i pokazuje kako se svjetlije strukture mlaza pomiču, mijenjaju polarizaciju i pojavljuju na različitim udaljenostima od središta. Takav prikaz pomaže razlikovati stvarno kretanje plazme od privremenih promjena sjaja.
Rad objavljen u časopisu Nature opisuje metodu koju autori nazivaju “kine”. Ona niz opservacija tehnikom interferometrije s vrlo dugom bazom pretvara u kontinuirani, polarizirani prikaz. Autori rada naglašavaju da metoda ne daje izravnu sliku horizonta događaja, nego prati radijski mlaz na mnogo većim udaljenostima od središta crne rupe.
Od 116 snimaka do vremenskog slijeda
Radiointerferometrija s vrlo dugom bazom, poznata po kratici VLBI, spaja signale više teleskopa tako da se dobiva razlučivost usporediva s teleskopom veličine Zemlje. Astronomi su za 3C 345 prikupili 116 takvih opservacija raspoređenih od 1997. do 2023. godine. Svaka snimka bilježi samo jedan trenutak, ali zajednički skup podataka sadrži tragove o tome kako se struktura mlaza mijenjala kroz vrijeme.
Algoritam je iz tih podataka izgradio vremenski model koji istodobno uzima u obzir sjaj i polarizaciju. U odnosu na uobičajene rekonstrukcije, rezultat ima približno četiri puta veću razlučivost i oko 140 puta veći kontrast, navode autori. To ne znači da je teleskop odjednom postao fizički veći, nego da model bolje koristi informacije raspoređene u dugom nizu opservacija.
Svjetlije točke možda nisu udarni valovi
Na radijskim se snimkama mlaz često pojavljuje kao niz svjetlijih čvorova koji se udaljavaju od središta. Jedno uobičajeno tumačenje jest da su to udarni valovi koji putuju kroz relativistički tok plazme. U slučaju 3C 345 njihovo kretanje i promjene polarizacije bolje odgovaraju mogućnosti da se sjaj pojačava u lokalnim područjima magnetskog polja.
Prema tom scenariju, svjetlije strukture ne moraju predstavljati fizički odvojene nakupine materijala. Mogu nastati ondje gdje se energija u mlazu nakratko preraspodijeli, a zatim se pomiču približno brzinom okolnog toka. Takvo tumačenje može promijeniti način na koji astronomi čitaju radijske snimke aktivnih galaksija, ali ne isključuje da se u drugim mlazovima doista pojavljuju udarni valovi.
Zaključci zasad vrijede samo za 3C 345
3C 345 pripada skupini blazara, aktivnih galaksija čiji je mlaz usmjeren približno prema Zemlji. Zbog toga su promjene u njemu posebno izražene. To znači da rezultate nije moguće automatski prenijeti na sve mlazove supermasivnih crnih rupa. Za provjeru tog zaključka potrebno je obraditi dulje nizove opservacija drugih objekata i provjeriti pojavljuje li se isti odnos između gibanja, sjaja i polarizacije.
Metoda bi mogla omogućiti detaljnije proučavanje područja u kojima supermasivne crne rupe ubrzavaju čestice i oblikuju usmjerene tokove. Ranije opservacije pokazale su da se takvi mlazovi mogu mijenjati na vremenskim skalama od dana do desetljeća, a sada ih je moguće promatrati kao slijed događaja umjesto kao nepovezane fotografije. U širem kontekstu aktivnih crnih rupa važan je i njihov utjecaj na okolinu, uključujući mogućnost nastanka planeta većih od Jupitera.
Što slijedi
Najvažniji test bit će primjena metode na druge blazare i opservacije s boljom vremenskom pokrivenošću. Ako se slični obrasci ponove, astronomi će moći preciznije procijeniti koliko u mlazovima sudjeluju magnetska rekonekcija, udarni valovi i geometrija toka. Za sada se najčvršći zaključak odnosi samo na 3C 345: promjene u njegovu mlazu mogu nastajati u područjima u kojima se magnetska energija lokalno pretvara u zračenje plazme, a ne samo u putujućim udarnim frontama.
