Ketika galaksi radio raksasa Messier 87 (M 87) melepaskan semburan radiasi gamma dan fluks radio, sebuah kolaborasi internasional dari 390 ilmuwan kebetulan sedang menonton. Mereka melaporkan penemuan dalam edisi minggu ini dari Science Express.
Hasilnya memberikan bukti eksperimental pertama bahwa partikel dipercepat ke energi yang sangat tinggi di sekitar lubang hitam supermasif dan kemudian memancarkan sinar gamma yang diamati. Sinar gamma memiliki energi satu triliun kali lebih tinggi daripada energi cahaya tampak.
Matthias Beilicke dan Henric Krawczynski, keduanya fisikawan di Universitas Washington di St. Louis, mengoordinasikan proyek menggunakan kolaborasi Sistem Pencitraan Teleskop Array Very Energetic Radiation Array System (VERITAS). Upaya tersebut melibatkan tiga larik teleskop 12 meter (39 kaki) hingga 17 meter (56 kaki), yang mendeteksi sinar gamma berenergi sangat tinggi, dan Very Long Baseline Array (VLBA) yang mendeteksi gelombang radio dengan spasial tinggi. presisi.
“Kami telah menjadwalkan pengamatan sinar gamma M 87 dalam upaya kerja sama yang erat dengan tiga observatorium sinar gamma utama VERITAS, H.E.S.S. dan MAGIC, dan kami beruntung bahwa sinar gamma luar biasa terjadi tepat ketika sumber diamati dengan VLBA dan kekuatan penyelesaian spasialnya yang mengesankan, ”kata Beilicke.
"Hanya menggabungkan pengamatan radio resolusi tinggi dengan pengamatan sinar gamma VHE memungkinkan kami untuk menemukan lokasi produksi sinar gamma," tambah R. Craig Walker, seorang ilmuwan staf di National Radio Astronomy Observatory di Socorro, New Mexico .
M 87 terletak pada jarak 50 juta tahun cahaya dari Bumi di gugusan galaksi Virgo. Lubang hitam di pusat M 87 adalah enam miliar kali lebih masif dari Matahari.
Ukuran lubang hitam yang tidak berputar diberikan oleh jari-jari Schwarzschild. Segala sesuatu - materi atau radiasi - yang datang dalam satu jari-jari Schwarzschild dari pusat lubang hitam akan ditelan olehnya. Jari-jari Schwarzschild dari lubang hitam supermasif dalam M 87 sebanding dengan jari-jari Tata Surya kita.
Dalam kasus beberapa lubang hitam supermasif - seperti dalam M 87 - materi yang mengorbit dan mendekati lubang hitam memberi kekuatan pada aliran keluar yang sangat relativistik, yang disebut jet. Materi dalam jet melakukan perjalanan jauh dari lubang hitam, lolos dari gaya gravitasi yang mematikan. Jet adalah beberapa objek terbesar di Semesta, dan mereka dapat menjangkau ribuan tahun cahaya dari sekitar lubang hitam ke dalam media intergalaksi.
Emisi sinar gamma berenergi sangat tinggi dari M 87 pertama kali ditemukan pada tahun 1998 dengan teleskop HEGRA Cherenkov. "Tetapi bahkan hari ini, M 87 adalah satu dari hanya sekitar 25 sumber di luar galaksi kita yang diketahui memancarkan sinar gamma [energi sangat tinggi]," kata Beilicke.
Pengamatan baru sekarang menunjukkan bahwa percepatan partikel, dan emisi sinar gamma selanjutnya, dapat terjadi di "jet dalam" yang sangat, kurang dari 100 jari-jari Schwarzschild dari lubang hitam, yang merupakan ruang yang sangat sempit dibandingkan dengan tingkat total jet atau galaksi.
Selain VERITAS dan VLBA, Sistem Stereoscopic Energi Tinggi (H.E.S.S.) dan gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC) Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC) juga terlibat dalam pengamatan ini.
Tunjukkan keterangan gambar: Konsepsi Artis tentang inti dalam M87: Lubang hitam, piringan akresi, dan jet bagian dalam. Kredit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Gambar kedua: Gambar VLA skala besar dari M87: Lingkaran putih menunjukkan area di mana teleskop sinar gamma dapat memberi tahu sinar gamma yang sangat energik sedang dipancarkan. Untuk mempersempit lokasi lebih lanjut diperlukan VLBA. KREDIT: NRAO / AUI / NSF
Kolase: Di kiri atas, gambar VLA dari galaksi menunjukkan pancaran radio pada skala sekitar 200.000 tahun cahaya. Zoom selanjutnya berkembang lebih dekat ke inti galaksi, tempat lubang hitam supermasif berada. Dalam konsepsi artis (latar belakang). lubang hitam yang digambarkan di tengah adalah sekitar dua kali ukuran Tata Surya kita, sebagian kecil dari ukuran galaksi, tetapi memiliki sekitar enam miliar kali massa Matahari. Kredit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Sumber: Ilmu dan Observatorium Astronomi Radio Nasional, via Eurekalert.
