Poreklo mlaza materije negde u okolini centralne crne rupe aktivne galaksije. 

Nama bliska gigantska radio galaksija M87 sadrži supermasivnu crnu rupu i koja je čuvena po svom sjajnom mlazu materije dominantnog spektra u širokom opsegu frekvencija. Sobzirom na relativnu bliskost, veliku sjajnost mlaza i veliku masu centralne crne rupe, M87 predstavlja najbolju prirodnu laboratoriju u kojoj se posmatranjima vrši proučavanje mlazova materije, odnosno ispituju se mogućnosti nastanka i dinamika kao i razlozi koji dovode do usmerenosti jednog relativističkog mlaza. Tim istraživača predvođen Bricom Silkeom sa Maks Plank instituta za radio astronomiju MPIfr[1] u Bonu (Nemačka) je otkrio snažnu vezu između turbulentnih procesa unutar akrecionog diska i galaktičkog mlaza što omogućuje bolji uvid u davno poznati problem porekla astrofizičkih mlazeva. 

 Slika 1.  Šematski prikaz ubrizgavanja materije iz turbulentnog akrecionog diska supermasivne crne rupe u globalno galaktičko helikoidno magnetno polje. Poreklo ilustracije: Aksel M. MPIA, Hajdelberg.

Supermasivne crne rupe dovode do nekih od najzanimljivijih i najtajanstvenijih astrofizičkih fenomena. Smatra se da je transformacija gravitacione energije u zračenje prouzrokovana oslobađanjem enormnih količina energije pod njihovim uticajem.

Aktivne crne rupe proizvode zračenja koja pogađaju materiju u procesu akrecije utičući na stanje akrecionog diska formiranog oko ove centralne mašine. Jasan znak aktivnosti masivni crnih rupa unutar galaktičko jezgra u procesu akrecije predstavlju ogromni mlazevi materije koji izbijaju iz ovih centara i prostiru se daleko van galaksija na dužinama reda Mega parseka i čiji sjaj u širokom spektru frekvencija daleko premašije sjaj u optičkom domenu celokupne galaksije.

Moćna galaksija M87 u centru galaktičkog jata u pravcu sazvežđa Device je nama relativno blisko na rastojanju od 17 Mega parseka, odnosno oko 50 miliona svetlosnih godina. Njeno galaktičko jezgro je drugo nama blisko aktivno galaktičko jezgro (AGN) i u čijem se središtu nalazi aktivna crna rupa mase šest milijardi masa Sunca. To je ujedno i prva galaksija kod koje je bilo moguće uočiti mlazeve materije i to se dogodilo na observatoriji Lik posmatranjima u optičkom domenu pre gotovo 100 godina: "zagonetni prav zrak... deluje da je u vezi sa galaktičkim jezgrom i povezan je tankom linijom materije" Heber Kurtis, 1918-te godine.

Mlaz galaksije M87 je jedno od najviše pručavanih do sada. Uočljiv je u širokom opsegu elektromagnetskog spektra, od radio domena do X – zraka. Takođe, M87 je ujedno i prva radio galaksija kod koje je detektovano Gama – zračenje najveće energije nekog izvora reda Tera elektron – volta.

Uprkos obilju posmatračkog materijala, veza između crne rupe u procesu akrecije i pravog mlaza koje dopire iz nje nije otkrivena sve do današnjih dana. Gore pomenuti istraživački tim upućuje na interferometrijska radio posmatranja Veoma velikim teleskopskim nizom (VLBA) i koji se prostire od Havaja do Devičanskih ostrva (uzduž Sjedinjenih Država) kao mogući izvor informacija u pogledu razrešavanja problema veze mlaza i crne rupe. Posmatranja sprovedena na 15 Giga Herca (na talasnoj dužini 2 centimetra) omogućuju postizanje ugaone rezolucije od 0,6 mili lučnih sekundi. Na rastojanju od 17 Mega parseka, večina luka odgovara dužini od 0,05 parseka ili svega 84 Švarcšildova prečnika crne rupe.

Do sada je detaljno posmatrano oko stotinu galaktički mlazeva ali jedino galaksija M87 omogućuje posmatranje direktne veze zbog bliskosti sa njenom centralnom crnom rupom.

Posmatrački podaci prikupljeni u projektu MOHAVE (MOJAVE[2]). Ponovna analiza podataka nam omogućuje dublji uvid u složenost procesa koji povezuju mlaz i akrecioni disk, reči su Brica Silkea. Po našem saznanju, po prvi put se došlo u situaciju da je moguće proučiti proces odašiljanja materije i napajanja mlaza istom, dalje navodi Bric. Brzi turbulentni procesi uključuju u sebe fenomen magnetske rekonekcije, slično pojavi uočene na površini Sunca ali u mnogo manjoj razmeri i predstavlja do sada najuspešniji model kojim se tumače posmatrački rezultati (videti Sliku 1).

Postoje dobri razlozi da smatramo kako je površina akrecionog diska po ponašanju slična površini Sunca: mehuri vrelog gasa uključeni u magnetsku aktivnost kao što je rekonekcija i baklje, dodaje Kristijan Fent sa astronomskog instituta Maks Plank MPIA[3], Hajdelberg član tima astronoma i stručnjak za fenomene mlazeva.

Na maloj dubini u disku, uticaj po dimenzijama malih magnetskih struktura je preovlađujući u odnosu na masu kojom se napaja mlaz. Nakon otiskivanja materije sa površine diska, jedino globalno magnetno helikoidno galaktičko polje očuvava, odnosno usmerava (upravlja) mlaz.

Očekuje se da u budućnosti posmatranja sprovedena na višim frekvencijama a samim tim i u boljoj rezoluciji uz pomoć mreže teleskopa realizovanu u projektu pod nazivom Teleskop horizonta događaja[4], projekat EHT, omogućiće još veće približavanje samoj supermasivnoj crnoj rupi. Postoje svega dva objekta za koje imamo šansu da snimimo horizont događaja kao svojevrsnu senku u radio domenu, zaključak je Andreasa Ekarta sa Univerziteta Cologne. To je centralna crna rupa galaksije M87 i crna rupa u centru naše galaksije, u Mlečnom putu. To su dve potpuno različite crne rupe kako po aktivnosti tako i po razdaljini od nas. Ipak, u oba slučaja je aparentno ugaono rastojanje slično što znači da i senke u radio domenu pokrivaju isti deo neba u odnosu na pozadinu snimka. Vladimir Karas sa Astronomskog instituta Češke akademije nauka naglašava da novi posmatrački dokazi u vezi galaksije M87 predstavljaju osnovu kako za dalji posmatrački rad tako i za nova istraživanja na polju teorije. Bliska oblast u okolini crne rupe je okružena veoma zanimljivom oblašću, takozvanom ergosferom koja za sada ostaje van domašaja trenutno operativnih teleksopa zbog njihove ograničene rezolucije.

Posmatranja u okviru projekta EHT koja omogućuje najveću ugaonu rezoluciju u astronomiji su sprovedena u prve dve nedelje aprila meseca 2017-te godine. Rezultati posmatranja mogu dati precizniji uvid u tekući gore predstavljen model i uopšte govoreći, može pomoći u našem boljem razumevanju veze mlazeva materije i supermasivnih crnih rupa.

Slika 2. Kompozicija posmatranja galaksije M87 svemirskim teleskopm Habl i šematskog prikaza centralnog regiona galaksije u kome se događa otiskivanje materije u mlaz kao posledica turbulentnih procesa i usmeravanja globalnim magnetnim poljem. Izvor slike: J. A. Biretta et al., Hubble Heritage Team (STScI /AURA), NASA; Axel. M. Quetz/MPIA, S. Britzen/MPIfR.

Dodatna pojašnjenja teksta:

Švarcšildov radijus je definisan kao prečnik sfere ili ti prečnik koji sadrži celokupnu masu i gde je brzina oslobađanja sa površine jednaka brzini svetlosti. Nazvan je u čast Karla Švarcšilda koji je 1916-te godine prvi došao do tačnog rešenja Ajnštajnovih jednačina polja za nerotirajući sferno simetrični objekat 

Horizont događaja, u Generalnoj relativnosti je granica prostor – vremena nakon koje nepostoji uticaj na spoljašnjeg posmartača. Švarcšildov radijus je horizont događaja koja okružuje nerotirajuću crnu rupu. Objekat Sagitarijus A je prečnika 10 mikro lučnih sekundi. Za galaksiju M87, usled velike udaljenosti od Zemlje, horizont događaja izgleda manji između 4 i 7 lučne mikro sekunde. Međutim, usled efekta gravitacionog sočiva horizont događaja treba da deluje veći, između jednog i pet Švarcšildovih prečnika.

Posmatranja sprovedena VLBA-om koja su pomenuta u tekstu omogućuju proučavanje mlaza galaksije M87 sa rastojanja od približno 30 do 3500 Švarcšildovih radijusa od crne rupe. Veoma veliki teleskopski niz se sastoji od 10 radio teleskopa prečnika antene 25 metara i koji su postavljeni na teritoriji Sjedinjenih država na potezu od Havajskih ostrva do Devičanskih ostrva.

Izvor teksta: http://www.mpifr-bonn.mpg.de