Ketika galaksi radio gergasi Messier 87 (M 87) melepaskan arus radiasi gamma dan aliran radio, kolaborasi antarabangsa 390 saintis kebetulan sedang menonton. Mereka melaporkan penemuan dalam edisi minggu ini Sains Ekspres.
Hasilnya memberikan bukti eksperimen pertama bahawa zarah dipercepat ke tenaga yang sangat tinggi di sekitar lubang hitam supermasif dan kemudian memancarkan sinar gamma yang diperhatikan. Sinar gamma mempunyai tenaga satu triliun kali lebih tinggi daripada tenaga cahaya yang dapat dilihat.
Matthias Beilicke dan Henric Krawczynski, kedua-duanya ahli fizik di Universiti Washington di St. Louis, mengkoordinasikan projek tersebut dengan menggunakan kolaborasi Sistem Teleskop Pengimejan Sinaran Sangat Energetik (VERITAS). Usaha itu melibatkan tiga susunan teleskop 12-meter (39-kaki) hingga 17-meter (56-kaki), yang mengesan sinar gamma bertenaga tinggi, dan Array Garis Dasar Sangat Panjang (VLBA) yang mengesan gelombang radio dengan spasial tinggi ketepatan.
"Kami telah menjadwalkan pemerhatian sinar gamma M 87 dalam upaya kerjasama yang erat dengan tiga observatorium sinar gamma utama VERITAS, H.E.S.S. dan MAGIC, dan kami bernasib baik kerana suar sinar gamma yang luar biasa berlaku ketika sumbernya diperhatikan dengan VLBA dan kekuatan penyelesaian spatialnya yang mengagumkan, ”kata Beilicke.
"Hanya menggabungkan pemerhatian radio resolusi tinggi dengan pemerhatian sinar gamma VHE yang memungkinkan kami untuk mencari lokasi pengeluaran sinar gamma," tambah R. Craig Walker, seorang saintis 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 bilion kali lebih besar daripada Matahari.
Ukuran lubang hitam yang tidak berputar diberikan oleh jejari Schwarzschild. Segala-galanya - jirim atau radiasi - yang terdapat dalam satu jejari Schwarzschild dari pusat lubang hitam akan ditelan olehnya. Jejari Schwarzschild lubang hitam supermasif di M 87 dapat dibandingkan dengan jejari Sistem Suria kita.
Dalam kes beberapa lubang hitam supermasif - seperti di M 87 - bahan mengorbit dan mendekati lubang hitam memberi kuasa aliran keluar yang sangat relativistik, yang disebut jet. Perkara dalam jet itu menjauh dari lubang hitam, melepaskan diri dari kekuatan graviti yang mematikan. Jet adalah beberapa objek terbesar di Alam Semesta, dan mereka dapat menjangkau ribuan tahun cahaya dari sekitar lubang hitam ke medium intergalaksi.
Pelepasan sinar gamma bertenaga tinggi dari M 87 pertama kali ditemui pada tahun 1998 dengan teleskop HEGRA Cherenkov. "Tetapi bahkan hari ini, M 87 adalah salah satu dari hanya 25 sumber di luar galaksi kita yang diketahui memancarkan sinar gamma [tenaga yang sangat tinggi]," kata Beilicke.
Pemerhatian baru sekarang menunjukkan bahawa pecutan zarah, dan pelepasan sinar gamma berikutnya, dapat terjadi di "jet dalam", kurang dari sekitar 100 radius Schwarzschild dari lubang hitam, yang merupakan ruang yang sangat sempit dibandingkan dengan sejauh mana jet atau galaksi.
Sebagai tambahan kepada VERITAS dan VLBA, Sistem Stereoskopik Tenaga Tinggi (H.E.S.S.) dan Observatori sinar-gamma-sinar utama Gamma-Ray Imaging Cherenkov (MAGIC) terlibat dalam pemerhatian ini.
Kapsyen gambar utama: Konsepsi Artis mengenai teras dalaman M87: Lubang hitam, cakera penambahan, dan jet dalaman. Kredit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Gambar kedua: Gambar VLA skala besar M87: Lingkaran putih menunjukkan kawasan di mana teleskop sinar gamma dapat mengetahui sinar gamma yang sangat bertenaga dipancarkan. Untuk mengecilkan lokasi, diperlukan lagi VLBA. KREDIT: NRAO / AUI / NSF
Kolaj: Di kiri atas, gambar galaksi VLA menunjukkan jet pemancar radio pada skala kira-kira 200,000 tahun cahaya. Zum seterusnya berkembang lebih dekat ke teras galaksi, di mana lubang hitam supermasif berada. Dalam konsepsi artis (latar belakang). lubang hitam yang digambarkan di tengahnya kira-kira dua kali ukuran Tata Suria kita, sebahagian kecil dari ukuran galaksi, tetapi memegang kira-kira enam bilion kali jisim Matahari. Kredit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Sumber: Sains dan Balai Cerap Astronomi Radio Nasional, melalui Eurekalert.
