이벤트 호라이즌 망원경으로 식별된 가장 가까운 전파은하의 암흑핵

메시에 87 은하의 블랙홀을 최초로 촬영한 것으로 알려진 사건 지평선 망원경(EHT)의 국제 팀이 인근 전파 은하 센타우루스 A의 중심부를 전례 없이 자세하게 촬영했습니다. 천문학자들은 중심 초대질량 블랙홀의 위치를 ​​파악하고 거대한 제트가 어떻게 탄생하는지 밝혀냅니다. 가장 놀라운 사실은 항공기의 외부 가장자리만 방사선을 방출하여 이론적인 항공기 모델에 도전한다는 것입니다. 본에 있는 막스플랑크 전파천문연구소의 마이클 얀센(Michael Janssen)이 이끄는 이 연구는 네이메헌 라드바우드 대학교(Radboud University Nijmegen)에 발표되었습니다. 자연 천문학 오늘(2021년 7월 19일).

전파 파장에서 Centaurus A는 밤하늘에서 가장 크고 밝은 물체 중 하나로 나타납니다. 1949년에 최초로 알려진 은하 외 전파원 중 하나로 확인된 Centaurus A는 다양한 전파, 적외선, X선 및 감마선 관측소에서 전체 전자기 스펙트럼에 걸쳐 광범위하게 연구되었습니다. Centaurus A의 중심에는 블랙홀 Messier 87(태양 65억 개)의 질량 규모와 우리 은하의 중심 구멍(약 400만 태양).

왼쪽 상단 이미지는 ATCA와 Parkes 천문대가 캡처한 전파를 방출하는 가스 구름에 항공기가 어떻게 흩어져 있는지 보여줍니다. 오른쪽 상단 패널에는 은하 자체의 크기와 일치하도록 첫 번째 패널과 비교하여 40배 확대/축소된 색상 합성 이미지가 표시됩니다. LABOCA/APEX 기기로 측정한 은하 제트와 먼지의 밀리미터 방출은 주황색으로 표시됩니다. 찬드라 우주선이 측정한 항공기의 X선 방출은 파란색으로 표시됩니다. MPG/ESO 2.2미터 망원경으로 은하계의 별에서 나오는 가시광선을 포착했습니다. 아래의 다음 패널은 TANAMI 망원경으로 얻은 내부 전파 제트의 165,000배 줌 이미지를 보여줍니다. 하단 패널은 망원경 해상도에서 60000000x의 배율로 밀리미터 파장에서 EHT로 얻은 제트 발사 영역의 새로운 고해상도 이미지를 보여줍니다. 광년과 광일로 표시된 눈금 막대. 1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리와 같습니다: 약 9조 킬로미터. 그에 비해 우리 태양에서 가장 가까운 알려진 별까지의 거리는 대략 4광년입니다. 1광일은 빛이 하루 동안 이동하는 거리와 같습니다. 태양과 해왕성 사이의 거리의 약 6배입니다. 신용: Radboud 대학. CSIRO/ATNF/I.Feain et al. , R.Morganti et al. , N. Junkes et al. ; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; 성장 / k. Muller et al.; EHT / m. 얀센 외

의 새로운 논문에서 자연 천문학, 2017년 EHT 관측 데이터를 전례 없이 자세하게 Centaurus A 이미지로 분석했습니다. “이것은 우리가 처음으로 빛이 하루에 이동하는 거리보다 작은 규모의 은하 외 전파 제트를 보고 연구할 수 있게 해줍니다. 우리는 초거대 블랙홀에 의해 어떻게 엄청나게 거대한 제트가 생성되고 있는지를 가까이서 개인적으로 볼 수 있습니다.” 천문학자 Michael Jansen은 말합니다.

이전의 모든 고해상도 관측과 비교하여 Centaurus A에서 발사된 제트기는 10배 더 높은 주파수와 16배 더 높은 정확도로 이미지화되었습니다. EHT의 분석력을 통해 이제 우리는 하늘에 있는 달의 각지름의 최대 16배인 소스의 광대한 비늘을 너비만 블랙홀 근처의 원점과 연관시킬 수 있습니다. 하늘에서 볼 때 달에 사과입니다. 이것은 10억 개의 증폭 요소입니다.

비행기 이해하기

Centaurus A와 같은 은하의 중심에 있는 초대질량 블랙홀은 엄청난 중력에 의해 끌어당기는 가스와 먼지에 의해 공급됩니다. 이 과정에서 엄청난 양의 에너지가 방출되고 은하는 “활성화”된다고 합니다. 그 안에 있는 대부분의 물질은 블랙홀의 가장자리 근처에 있습니다. 그러나 주변 입자 중 일부는 포착되기 직전에 탈출하여 우주로 날아갑니다. 제트가 탄생합니다. 이는 은하계의 가장 불가사의하고 생생한 특징 중 하나입니다.

이벤트 호라이즌 망원경이 포착한 센타우루스 A의 최고 해상도 이미지는 전체 은하의 합성 컬러 이미지 위에 있습니다. 신용: Radboud 대학. ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; EHT / m. 얀센 외

천문학자들은 이 과정을 더 잘 이해하기 위해 블랙홀 근처에서 물질이 어떻게 행동하는지에 대한 다양한 모델에 의존해 왔습니다. 그러나 그들은 여전히 ​​제트가 중심 영역에서 어떻게 방출되고 산란 없이 호스트 은하보다 더 큰 규모로 확장될 수 있는지 정확히 알지 못합니다. EHT는 이 퍼즐을 푸는 것을 목표로 합니다.

새로운 이미지는 Centaurus A가 발사한 비행기가 중앙보다 가장자리에서 더 밝음을 보여줍니다. 이 현상은 다른 항공기에서도 알려져 있지만 이전에는 명확하게 볼 수 없었습니다. “이제 우리는 이 가장자리 밝기를 재현할 수 없는 이론적인 제트 모델을 배제할 수 있습니다. 이것은 블랙홀에 의해 생성된 제트를 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 놀라운 기능입니다.” 독일 뷔르츠부르크 대학교.

참조: 2021년 7월 19일, 자연 천문학.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01417-w

미래의 노트

Centaurus A 제트에 대한 새로운 EHT 관측으로 제트의 발사 지점에서 블랙홀의 가능성이 있는 위치가 결정되었습니다. 이 위치를 기반으로 연구원들은 더 짧은 파장과 더 높은 해상도의 미래 관측이 센타우루스 A의 중심 블랙홀을 이미지화할 수 있을 것으로 기대합니다. 이를 위해서는 우주 위성 관측소를 사용해야 합니다.

이 데이터는 M87 블랙홀의 유명한 이미지를 제공한 동일한 관측 캠페인에서 가져온 것입니다. EHT 이사회 멤버이자 Radboud University 천체 물리학 교수인 Hino Falk는 “새로운 발견은 EHT가 다양한 블랙홀에 대한 풍부한 데이터를 제공하며 아직 더 많은 데이터가 있음을 보여줍니다.

배경 정보

1.3mm의 파장에서 이 전례 없이 선명한 해상도로 센타우루스 A를 관찰하기 위해 EHT 협력은 M87의 블랙홀의 유명한 이미지를 만든 것과 동일한 기술인 VLBI(Very Long Fundamental Interferometry)를 사용했습니다. 전 세계의 8개 망원경이 연합하여 지구 크기의 가상 이벤트 호라이즌 망원경을 만들었습니다. EHT 협력에는 아프리카, 아시아, 유럽, 북미 및 남미에서 온 300명 이상의 연구원이 포함됩니다.

EHT 컨소시엄은 13개의 이해 관계자 기관으로 구성되어 있습니다. Sinica Academic Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe University Frankfurt, Institute for Radio Astronomy Millimétrique (MPG/CNRS/IGN), Large Millimeter 망원경, Max Institute Planck 전파천문대, MIT Haystack 천문대, 일본국립천문대, 해양물리학연구소, Radboud 대학 및 천체물리학 센터 | 하버드와 스미소니언.

TANAMI(Austral Millisecond Interferometry를 사용하여 활성 은하핵 추적)는 남쪽 하늘의 AGN에서 상대론적 제트를 관찰하기 위한 다중 파장 프로그램입니다. 이 프로그램은 2000년대 중반부터 센티미터 파장에서 VLBI를 사용하여 Centaurus A를 모니터링하고 있습니다. Tanami Array는 4개 대륙에 위치한 9개의 전파 망원경으로 구성되어 4cm와 1.3cm의 파장을 모니터링합니다.