Ahli astronomi telah menemui sinar gamma yang mengalir dari sekitar lubang hitam supermasif di jantung galaksi M87. Alat khas bernama H.E.S.S., yang terletak di Namibia, dapat mengesan kapan sinar ini menyerang atmosfera kita, dan mengesan sumbernya. Ahli astronomi telah menentukan bahawa kawasan yang tidak jauh lebih besar daripada Sistem Suria kita di sekitar lubang hitam bertanggungjawab untuk pencairan sinar gamma ini; lubang hitam bertindak seperti pemecut zarah kosmik.
Pasukan astrofizik antarabangsa dari H.E.S.S. kolaborasi telah mengumumkan penemuan kebolehubahan jangka pendek dalam aliran sinar gamma tenaga sangat tinggi (VHE) dari galaksi radio M 87. Di Namibia, kolaborasi telah membina dan mengoperasikan sistem pengesanan, yang dikenali sebagai teleskop Cherenkov, yang membenarkan sinar gamma ini dikesan dari permukaan tanah (lihat nota). Menunjuk sistem ini ke galaksi berdekatan, M 87, pasukan telah mengesan sinar gamma VHE selama empat tahun terakhir. Walau bagaimanapun, kejutan sebenarnya adalah bahawa intensiti pelepasan dapat dilihat secara drastik dalam beberapa hari.
Galaksi radio gergasi M 87
Galaksi ini, yang terletak 50 juta tahun cahaya di rasi bintang Virgo, menyimpan lubang hitam super besar berjumlah 3 ribu juta massa suria dari mana jet zarah dan medan magnet terpancar. Namun, tidak seperti sumber ekstragalaktik sinar gamma VHE yang sebelumnya diperhatikan - dikenali sebagai Blazar - jet di M 87 tidak menunjuk ke arah Bumi tetapi dilihat pada sudut sekitar 30 °. Di Blazar, sinar gamma dipercayai dipancarkan di jet, disatukan di sekitar arah jet dan ditingkatkan tenaga dan intensitasnya oleh gerakan relativistik partikel jet. Oleh itu, M 87 mewakili jenis sumber sinar gamma extragalactic yang baru.
Petunjuk pertama pelepasan sinar gamma VHE dari M 87 dilihat pada tahun 1998 dengan teleskop HEGRA Cherenkov (salah satu eksperimen pendahulu kepada H.E.S.S.). Dengan H.E.S.S. hasilnya petunjuk ini kini disahkan dengan keyakinan yang lebih besar. Fluks sinar gamma VHE dari M 87 agak samar; sejauh ini tidak ada galaksi radio lain yang dilihat dalam sinar gamma VHE, mungkin kerana kebanyakannya lebih jauh daripada M 87 yang berdekatan.
Apa perbezaan jangka masa pendek memberitahu kita
Skala kebolehubahan masa adalah petunjuk untuk ukuran maksimum kawasan pelepasan. Oleh kerana sinar gamma dari hujung belakang wilayah pelepasan bergerak lebih lama hingga sampai ke kita, skala waktu variabilitas tidak boleh jauh lebih pendek daripada waktu yang diperlukan sinar gamma untuk melintasi wilayah pelepasan. Pengukuran kebolehubahan seperti itu sering digunakan untuk mengekang ukuran tempat pelepasan pada objek yang jauh, sering kali lebih tepat daripada mengukur ukuran objek berdasarkan peluasan sudut di langit. Skala masa kebolehubahan beberapa hari yang dilihat oleh H.E.S.S. di M 87 sangat pendek, lebih pendek daripada yang dikesan pada panjang gelombang lain. Ini memberitahu kita bahawa ukuran kawasan yang menghasilkan sinar gamma VHE hampir sama dengan ukuran sistem Suria kita (1013 m, hanya sekitar 0.000001% dari ukuran keseluruhan galaksi radio M 87). "Ini tidak lebih besar daripada cakerawala peristiwa lubang hitam super besar di tengah M 87" kata Matthias Beilicke, H.E.S.S. saintis yang bekerja di University of Hamburg.
Pemerhatian ini menjadikan kawasan dekat lubang hitam pusat M 87 sebagai tempat yang paling mungkin untuk pengeluaran sinar gamma VHE; struktur lain dalam jet M 87 cenderung mempunyai skala yang lebih besar. Fizik proses pengeluaran masih belum dapat ditentukan, dan mekanisme baru boleh digunakan kerana jarak dekat dengan lubang hitam yang ditemui oleh H.E.S.S. pasukan telah menunjukkan. Kemungkinan kita berhadapan dengan mekanisme pengeluaran yang berbeza daripada Blazar, yang jetnya menunjuk ke arah kita. Di rantau ini berhampiran lubang hitam, perkara yang ditimbun dari lubang hitam juga membuat jet plasma relativistik - suatu proses yang umumnya belum sepenuhnya difahami. Bahwa sinar gamma dapat melarikan diri dari kawasan ganas ini mungkin kelihatan mengejutkan, tetapi mungkin kerana lubang hitam di M 87 menghasilkan bahan dengan kadar yang agak rendah, berbanding dengan lubang hitam yang lain. Juga, seseorang tidak dapat mengecualikan bahawa kesan relativistik seperti yang berlaku di sumber ekstragalaktik lain menyumbang pada tahap tertentu, tetapi memandangkan jet tidak menunjuk ke arah kita, kesan relativistik yang besar tidak mungkin berlaku.
H.E.S.S. memimpin jalan
Dengan ini dan penemuan sumber ekstragalaktik sebelumnya, H.E.S.S. memimpin proses dalam memahami proses yang terlibat dalam bagaimana foton yang sangat bertenaga ini dihasilkan. Galaksi radio M 87 adalah makmal yang sangat baik untuk mengkaji inti galaksi ini, dengan lubang hitam supermasifnya yang bertindak sebagai enjin untuk mempercepat zarah ke tenaga yang sangat tinggi, memberikan sinar gamma VHE dalam prosesnya. Objek ini dapat dikaji, dan dibandingkan dengan Blazar yang lebih banyak, tetapi lebih jauh di mana jet mengaburkan pandangan kita mengenai sumber pusat. Untuk M 87, kita sekarang tahu bahawa kita mempunyai pandangan yang jelas mengenai enjin pusat dengan H.E.S.S., sehingga menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang semua sumber sinar gamma VHE ekstragalaktik.
Sumber Asal: Siaran Berita Max Planck Society
