Para astronom telah menemukan sinar gamma yang mengalir dari sekitar lubang hitam supermasif di jantung galaksi M87. Instrumen khusus yang disebut H.E.S.S., yang terletak di Namibia, dapat mendeteksi kapan sinar ini menyerang atmosfer kita, dan melacak kembali sumbernya. Para astronom telah menentukan bahwa suatu wilayah yang tidak jauh lebih besar dari Tata Surya kita di sekitar lubang hitam bertanggung jawab atas pencurahan sinar gamma ini; lubang hitam itu bertindak seperti akselerator partikel kosmik.
Tim ahli astrofisika internasional dari H.E.S.S. kolaborasi telah mengumumkan penemuan variabilitas jangka pendek dalam fluks sinar gamma sangat-energi tinggi (VHE) dari galaksi radio M 87. Di Namibia, kolaborasi ini telah membangun dan mengoperasikan sistem deteksi, yang dikenal sebagai teleskop Cherenkov, yang memungkinkan sinar gamma ini terdeteksi dari permukaan tanah (lihat catatan). Menunjuk sistem ini di galaksi terdekat, M 87, tim telah mendeteksi sinar gamma VHE selama empat tahun terakhir. Namun, kejutan yang sebenarnya adalah bahwa intensitas emisi dapat terlihat berubah secara drastis dalam beberapa hari saja.
Galaksi radio raksasa M 87
Galaksi ini, yang terletak 50 juta tahun cahaya di rasi Virgo, memiliki lubang hitam super-masif dengan 3 ribu juta massa matahari yang darinya pancaran partikel dan medan magnet berasal. Namun, tidak seperti sumber ekstragalaktik sinar gamma VHE yang diamati sebelumnya - dikenal sebagai Blazars - jet di M 87 tidak mengarah ke Bumi tetapi terlihat pada sudut sekitar 30 °. Dalam Blazars, sinar gamma diyakini dipancarkan dalam jet, berkolusi di sekitar arah jet dan didorong dalam energi dan intensitasnya oleh gerakan relativistik partikel jet. Oleh karena itu M 87 mewakili jenis baru sumber sinar gamma ekstragalaktika.
Indikasi pertama emisi sinar gamma VHE dari M 87 terlihat pada tahun 1998 dengan teleskop HEGRA Cherenkov (salah satu percobaan pendahuluan ke H.E.S.S.). Dengan H.E.S.S. hasil indikasi ini sekarang dikonfirmasi dengan keyakinan yang lebih besar. Fluks sinar gamma VHE dari M 87 cukup redup; sejauh ini tidak ada galaksi radio lain yang terlihat dalam sinar gamma VHE, mungkin karena kebanyakan lebih jauh daripada M 87 yang relatif dekat.
Apa variabilitas skala waktu singkat memberitahu kita
Skala waktu variabilitas merupakan indikator untuk ukuran maksimum wilayah emisi. Karena sinar gamma dari ujung belakang wilayah emisi bergerak lebih lama hingga mencapai kita, skala waktu variabilitas tidak bisa jauh lebih pendek daripada waktu yang dibutuhkan sinar gamma untuk melintasi wilayah emisi. Pengukuran variabilitas semacam itu sering digunakan untuk membatasi ukuran lokasi emisi pada objek yang jauh, seringkali dengan akurasi yang lebih besar daripada dengan mengukur ukuran objek berdasarkan ekstensi sudut di langit. Skala waktu variabilitas beberapa hari dilihat oleh H.E.S.S. dalam M 87 sangat pendek, lebih pendek dari yang terdeteksi pada panjang gelombang lainnya. Ini memberitahu kita bahwa ukuran wilayah yang menghasilkan sinar gamma VHE hanya seukuran tata surya kita (1013 m, hanya sekitar 0,000001% dari ukuran seluruh galaksi radio M 87). "Ini tidak jauh lebih besar dari horizon peristiwa lubang hitam super-masif di pusat M 87" kata Matthias Beilicke, seorang H.E.S.S. ilmuwan yang bekerja di Universitas Hamburg.
Pengamatan ini membuat sekitar langsung dari lubang hitam pusat M 87 tempat yang paling mungkin untuk produksi sinar gamma VHE; struktur lain dalam jet M 87 cenderung memiliki skala yang lebih besar. Fisika dari proses produksi belum ditentukan, dan mekanisme yang sama sekali baru dapat dipanggil karena kedekatan lubang hitam yang penemuan ini oleh H.E.S.S. tim telah menunjukkan. Kemungkinan kita berurusan dengan mekanisme produksi yang berbeda dari pada Blazars, yang jetnya mengarah ke kita. Di wilayah dekat lubang hitam ini, materi yang diperoleh dari lubang hitam juga menciptakan jet plasma relativistik - proses yang umumnya belum sepenuhnya dipahami. Sinar gamma dapat melarikan diri dari daerah yang kejam ini mungkin tampak mengejutkan, tetapi dimungkinkan karena lubang hitam di M 87 menghasilkan materi pada tingkat yang relatif rendah, dibandingkan dengan lubang hitam lainnya. Juga, kita tidak dapat mengesampingkan bahwa efek relativistik seperti yang terjadi di sumber-sumber extragalactic lainnya berkontribusi pada tingkat tertentu, tetapi mengingat bahwa jet tidak menunjuk ke arah kita, efek relativistik besar tidak mungkin.
H. A.S. memimpin jalan
Dengan ini dan penemuan sebelumnya dari sumber extragalactic, H.E.S.S. memimpin cara dalam memahami proses yang terlibat dalam bagaimana foton yang sangat energik ini diproduksi. Galaksi radio M 87 adalah laboratorium yang sangat baik untuk mempelajari inti galaksi ini, dengan lubang hitam supermasif yang bertindak sebagai mesin untuk mempercepat partikel menjadi energi yang sangat tinggi, memberikan sinar gamma VHE dalam prosesnya. Objek ini dapat dipelajari, dan dibandingkan dengan Blazars yang lebih banyak, tetapi lebih jauh di mana jet mengaburkan pandangan kita tentang sumber pusat. Untuk M 87, kita sekarang tahu bahwa kita memiliki pandangan yang jelas tentang mesin pusat dengan H.E.S.S., sehingga mengarah ke pemahaman yang lebih baik dari semua sumber sinar gamma VHE ekstragalaktik.
Sumber Asli: Rilis Berita Max Planck Society
