Znanstvenici iz suradnje Event Horizon Telescope (EHT), uz snažan doprinos Max Planck instituta za radioastronomiju (MPIfR), objavili su nove detaljne snimke supermasivne crne rupe u središtu galaksije M87. Prikazi otkrivaju promjenjive obrasce polarizacije u blizini horizonta događaja te, po prvi put u podacima EHT-a, tragove emisije mlaza blizu samog temelja, na mjestu gdje se spaja s prstenom oko crne rupe.
Galaksija M87 udaljena je oko 55 milijuna svjetlosnih godina, a u njezinu središtu nalazi se crna rupa mase veće od šest milijardi Sunca. EHT – globalna mreža radioteleskopa koja djeluje kao teleskop veličine Zemlje – 2019. je prvi put snimila sjenu crne rupe M87*, a 2021. i karte polarizacije.
Polarizacija u astronomiji označava orijentaciju svjetlosnih valova te omogućuje uvid u strukturu i jačinu magnetskih polja. Usporedbom podataka iz 2017., 2018. i 2021. godine, znanstvenici su dobili nove informacije o tome kako se magnetska polja u okolini crne rupe mijenjaju s vremenom.
Između 2017. i 2021. zabilježen je neočekivan preokret u polarizacijskom uzorku. Godine 2017. magnetska polja pratila su spiralni smjer u jednom pravcu, 2018. privremeno su se stabilizirala, a 2021. prešla u spiralni smjer suprotan onome iz početnog opažanja. Takve promjene mogu proizlaziti iz same strukture magnetskog polja crne rupe, ali i iz međuprostorne tvari koja mijenja polarizaciju svjetlosti na njezinu putu prema Zemlji.
Ove varijacije ukazuju na turbulentno okruženje u kojem magnetska polja presudno utječu na kretanje tvari prema crnoj rupi i oblikovanje energetskih mlazova koji se protežu prema van. Takvo ponašanje izaziva postojeće modele i pokazuje da procesi blizu horizonta događaja još uvijek nisu dovoljno objašnjeni.
Paul Tiede iz Centra za astrofiziku Harvard & Smithsonian ističe: “Iako je veličina prstena ostala ista – što potvrđuje Einsteinove teorijske predikcije – uzorak polarizacije se znatno mijenja. To znači da je magnetizirana plazma blizu horizonta događaja dinamična i složena, što stavlja na kušnju naše teorijske modele.”
Uloga magnetskih polja i mlaza
Mlazovi poput onoga u M87 imaju ključnu ulogu u razvoju galaksija jer reguliraju nastanak zvijezda i prenose energiju na goleme udaljenosti. Mlaz M87* emitira zračenje kroz cijeli elektromagnetski spektar, od radiovalova do gama-zraka i neutrina, čime postaje jedinstven laboratorij za proučavanje ekstremnih kozmičkih pojava.
“Godinu za godinom poboljšavamo EHT dodavanjem novih teleskopa, nadogradnjom instrumenata i razvojem algoritama”, kaže Michael Janssen s Radboudova sveučilišta u Nijmegenu i MPIfR-a. “U ovoj studiji svi ti elementi spojili su se u nove rezultate i pitanja, koja će nas zaokupljati još dugo.”
Eduardo Ros iz MPIfR-a dodaje: “Mlazovi oblikuju životni ciklus materije u svemiru. Upravo zato je M87* iznimno vrijedan za istraživanja.”
Povećana osjetljivost zahvaljujući novim teleskopima
U opažanjima iz 2021. sudjelovala su i dva nova teleskopa – Kitt Peak u Arizoni i NOEMA u Francuskoj – što je znatno povećalo osjetljivost i jasnoću snimaka. Time je EHT po prvi put uspio odrediti smjer emisije na bazi relativističkog mlaza.
Dodatna poboljšanja postignuta su zahvaljujući nadogradnjama na Greenland Telescopeu i James Clerk Maxwell Telescopeu. “Unaprijeđena kalibracija donijela je veliki skok u kvaliteti podataka i omogućila prve procjene emisije iz baze mlaza”, pojašnjava Sebastiano von Fellenberg, danas na Sveučilištu u Torontu. “Povećana osjetljivost dodatno jača našu mogućnost detekcije suptilnih signala polarizacije.”
Thomas Krichbaum iz MPIfR-a naglašava da višegodišnja opažanja otkrivaju iznimnu turbulenciju i dinamiku u neposrednoj blizini horizonta događaja. Sljedeći cilj bit će snimanje učestalijih promjena prstena i mlaza, idealno u obliku “filma” koji bi prikazao kinematiku na tim ekstremnim razmjerima.
“Najnoviji rezultati jasno pokazuju koliko je okolina supermasivne crne rupe dinamična”, zaključuje J. Anton Zensus, osnivač EHT-a i direktor MPIfR-a. “Evolucija polarizacijskih uzoraka i prvi uvidi u bazu mlaza približavaju nas razumijevanju odnosa između magnetskih polja, akrecije i nastanka mlazova. Oni ujedno potvrđuju vrijednost dugoročnih međunarodnih suradnji i tehnoloških inovacija u radioastronomiji.”
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
