Một nhóm quốc tế được thành lập bởi Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT), được biết đến với việc chụp hình ảnh đầu tiên của một lỗ đen trong thiên hà Messier 87, đã chụp ảnh lõi của thiên hà vô tuyến Centaurus A gần đó với độ chi tiết chưa từng có. Các nhà thiên văn xác định vị trí lỗ đen siêu lớn trung tâm và tiết lộ cách một máy bay phản lực khổng lồ được sinh ra. Đáng chú ý nhất, chỉ có các cạnh bên ngoài của máy bay phát ra bức xạ, thách thức các mô hình máy bay lý thuyết của chúng ta. Công trình này, do Michael Janssen thuộc Viện Max Planck về Thiên văn vô tuyến ở Bonn và Đại học Radboud Nijmegen, đã được xuất bản trong thiên văn học tự nhiên Hôm nay (19/7/2021).

Ở bước sóng vô tuyến, Centaurus A xuất hiện như một trong những vật thể lớn nhất và sáng nhất trên bầu trời đêm. Được xác định là một trong những nguồn vô tuyến ngoài thiên hà đầu tiên được biết đến vào năm 1949, Centaurus A đã được nghiên cứu rộng rãi trên toàn bộ phổ điện từ bởi nhiều đài quan sát vô tuyến, hồng ngoại, tia X và tia gamma. Tại trung tâm của Centaurus A là một lỗ đen có khối lượng bằng 55 triệu mặt trời, nó nằm giữa quy mô khối lượng của lỗ đen Messier 87 (sáu tỷ rưỡi mặt trời) và lỗ ở trung tâm thiên hà của chúng ta (khoảng bốn triệu mặt trời).

Hình ảnh phía trên bên trái cho thấy máy bay bị phân tán như thế nào trong các đám mây khí phát ra sóng vô tuyến, được chụp bởi ATCA và Đài quan sát Parkes. Bảng điều khiển phía trên bên phải hiển thị hình ảnh tổng hợp màu, với độ phóng đại 40x so với bảng điều khiển đầu tiên để phù hợp với kích thước của chính thiên hà. Phát xạ milimét của tia thiên hà và bụi được đo bằng thiết bị LABOCA / APEX được hiển thị bằng màu cam. Phát xạ tia X từ máy bay do tàu vũ trụ Chandra đo được có màu xanh lam. Ánh sáng trắng có thể nhìn thấy từ các ngôi sao trong thiên hà đã được kính thiên văn 2,2 mét MPG / ESO chụp lại. Bảng tiếp theo bên dưới hiển thị hình ảnh phóng đại 165.000 lần của máy bay phản lực vô tuyến bên trong thu được bằng kính thiên văn TANAMI. Bảng điều khiển phía dưới mô tả hình ảnh mới, có độ phân giải cao hơn của khu vực phóng máy bay phản lực thu được bằng EHT ở bước sóng milimet với độ phóng đại 60000000x ở độ phân giải của kính thiên văn. Các thanh tỷ lệ được chỉ định trong năm ánh sáng và ngày ánh sáng. Một năm ánh sáng bằng khoảng cách ánh sáng truyền đi trong một năm: khoảng chín nghìn tỷ km. Để so sánh, khoảng cách đến ngôi sao đã biết gần nhất từ ​​Mặt trời của chúng ta là khoảng bốn năm ánh sáng. Một ngày ánh sáng bằng khoảng cách ánh sáng truyền đi trong một ngày: khoảng sáu lần khoảng cách giữa Mặt trời và Hải Vương tinh. Nhà cung cấp: Đại học Radboud. CSIRO / ATNF / I.Feain và cộng sự. , R.Morganti và cộng sự. , N. Junkes và cộng sự. ; ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss và cộng sự; NASA / CXC / CfA / R. Kraft và cộng sự; tăng trưởng / k. Muller và cộng sự; EHT / m. Jansen và cộng sự

Trong một bài báo mới trong thiên văn học tự nhiên, dữ liệu từ các quan sát EHT năm 2017 đã được phân tích thành hình ảnh của Centaurus A với độ chi tiết chưa từng có. “Điều này cho phép chúng tôi lần đầu tiên nhìn thấy và nghiên cứu một phản lực vô tuyến ngoài thiên hà ở quy mô nhỏ hơn khoảng cách ánh sáng truyền đi trong một ngày. Chúng tôi thấy cận cảnh và cá nhân cách một máy bay phản lực khổng lồ cực kỳ được tạo ra bởi một lỗ đen siêu lớn” nhà thiên văn học Michael Jansen nói.

So với tất cả các quan sát có độ phân giải cao trước đây, máy bay phản lực phóng tại Centaurus A được chụp ảnh với tần suất cao hơn mười lần và với độ chính xác gấp mười sáu lần. Thông qua sức mạnh phân tích của EHT, giờ đây chúng ta có thể liên hệ quy mô rộng lớn của nguồn, có đường kính gấp 16 lần đường kính góc của Mặt trăng trên bầu trời, với điểm gốc của nó chỉ gần lỗ đen theo chiều rộng của nó. Một quả táo trên mặt trăng khi nhìn trên bầu trời. Đây là một tỷ nhân tố khuếch đại.

Hiểu biết về máy bay

Các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà như Centaurus A được nuôi dưỡng bởi khí và bụi bị hấp dẫn bởi lực hấp dẫn cực lớn. Quá trình này giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ và thiên hà được cho là trở nên “hoạt động”. Phần lớn vật chất trong đó nằm gần rìa của lỗ đen. Tuy nhiên, một số hạt xung quanh thoát ra khỏi khoảnh khắc trước khi bắt giữ và phóng ra ngoài không gian: phản lực được sinh ra – một trong những đặc điểm bí ẩn và sống động nhất của các thiên hà.

Hình ảnh có độ phân giải cao nhất của Centaurus A do Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện thu được nằm trên hình ảnh màu tổng hợp của toàn bộ thiên hà. Nhà cung cấp: Đại học Radboud. ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss và cộng sự; NASA / CXC / CfA / R. Kraft và cộng sự; EHT / m. Jansen và cộng sự

Các nhà thiên văn học đã dựa trên các mô hình khác nhau về cách vật chất hoạt động gần một lỗ đen để hiểu rõ hơn về quá trình này. Nhưng họ vẫn chưa biết chính xác làm thế nào mà các tia lửa phóng ra từ vùng trung tâm của chúng và làm thế nào chúng có thể mở rộng trên quy mô lớn hơn các thiên hà chủ của chúng mà không bị tán xạ. EHT nhằm giải quyết câu đố này.

Hình ảnh mới cho thấy chiếc máy bay do Centaurus A phóng ra sáng hơn ở rìa hơn là ở trung tâm. Hiện tượng này được biết đến từ các máy bay khác, nhưng chưa được nhìn thấy rõ ràng trước đây. Matthias Kadler, Chỉ huy Tanami và Giáo sư Vật lý Thiên văn tại Đại học Würzburg ở Đức.

Tham khảo: ngày 19 tháng 7 năm 2021, thiên văn học tự nhiên.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01417-w

ghi chú trong tương lai

Với các quan sát EHT mới về máy bay phản lực Centaurus A, vị trí có khả năng xảy ra của lỗ đen tại điểm phóng của máy bay phản lực đã được xác định. Dựa trên vị trí này, các nhà nghiên cứu hy vọng rằng các quan sát trong tương lai với bước sóng ngắn hơn và độ phân giải cao hơn sẽ có thể hình ảnh lỗ đen trung tâm của Centaurus A. Điều này sẽ yêu cầu sử dụng các đài quan sát vệ tinh không gian.

Dữ liệu này là từ cùng một chiến dịch quan sát đã cung cấp hình ảnh nổi tiếng về lỗ đen M87. Những phát hiện mới cho thấy EHT cung cấp một kho dữ liệu về nhiều loại lỗ đen phong phú và vẫn còn nhiều hơn thế nữa, Hino Falk, thành viên hội đồng quản trị EHT và là giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Radboud cho biết.

Thông tin lai lịch

Để quan sát Centaurus A ở độ phân giải sắc nét chưa từng có này ở bước sóng 1,3 mm, sự hợp tác của EHT đã sử dụng Giao thoa kế cơ bản rất dài (VLBI), cùng một công nghệ mà hình ảnh nổi tiếng của lỗ đen M87 đã được tạo ra. Một liên minh gồm tám kính thiên văn trên khắp thế giới đã liên kết với nhau để tạo ra Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện giả định có kích thước bằng Trái đất. Sự hợp tác EHT bao gồm hơn 300 nhà nghiên cứu từ Châu Phi, Châu Á, Châu Âu, Bắc và Nam Mỹ.

EHT Consortium bao gồm 13 viện liên quan: Viện nghiên cứu thiên văn và vật lý thiên văn Sinica, Đại học Arizona, Đại học Chicago, Đài quan sát Đông Á, Đại học Goethe Frankfurt, Viện thiên văn vô tuyến Millimétrique (MPG / CNRS / IGN), Large Millimeter Kính thiên văn, Đài thiên văn vô tuyến Max Institute Planck, Đài thiên văn MIT Haystack, Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản, Viện vật lý lý thuyết đại dương, Đại học Radboud và Trung tâm vật lý thiên văn | Harvard và Smithsonian.

TANAMI (Theo dõi Hạt nhân Thiên hà Hoạt động Sử dụng Giao thoa kế Mili giây Austral) là một chương trình đa bước sóng để quan sát các phản lực tương đối tính trong AGN trên bầu trời phía Nam. Chương trình này đã theo dõi Centaurus A bằng cách sử dụng VLBI ở bước sóng centimet kể từ giữa những năm 2000. Mảng Tanami bao gồm chín kính thiên văn vô tuyến đặt trên bốn lục địa theo dõi các bước sóng 4 cm và 1,3 cm.