Tutkijat loivat ensimmäisen spektrikartan mustan aukon tapahtumahorisontista

Tutkijat ovat siirtyneet mustan aukon valokuvaamisesta sen fysikaalisten ominaisuuksien diagnosointiin luomalla ensimmäisen spatiaalisesti erotellun spektrindeksikartan supermassiivisesta M87*-mustasta aukosta sen tapahtumahorisontin mittakaavassa. Maanantaina The Astrophysical Journal Letters -lehdessä julkaistu tutkimus tarjoaa uuden ikkunan siihen, miten plasma käyttäytyy maailmankaikkeuden äärimmäisimmissä ympäristöissä.eurekalert+2

Mustan aukon spektraalinen terveystarkastus

Kiinan tiedeakatemian Shanghain observatorion (SHAO) tutkijoiden johtama ryhmä yhdisti Event Horizon Telescope -teleskoopin ja Global Millimeter Very Long Baseline Interferometry Array -verkoston vuonna 2018 ottamia kuvia kahdella radioaallonpituudella: 1,3 millimetriä ja 3,5 millimetriä. Kartoittamalla, kuinka säteilyn kirkkaus muuttuu taajuuksien välillä kussakin pisteessä mustan aukon ympärillä, tutkijat loivat kuvauksen mukaan korkean tarkkuuden spektraalisen terveystarkastuksen M87*-aukolle.english.cas+2

Tulokset paljastavat, että säteilyominaisuudet muuttuvat järjestelmällisesti etäisyyden kasvaessa mustasta aukosta. Lähellä tapahtumahorisonttia spektrindeksi on positiivinen, mikä osoittaa, että synkrotronin itseabsorptio hallitsee edelleen emissiota. Kauempana indeksi muuttuu negatiiviseksi, mikä merkitsee siirtymää optisesti ohueen säteilyyn. Tämä siirtymä tapahtuu noin 30 mikrosekuntikaaren päässä keskustasta, mikä vastaa 3,5 millimetrin kuvassa näkyvää rengasmaista rakennetta.eurekalert+1

Rengasrakenne kytkeytyy plasman fysiikkaan

Löydös viittaa siihen, että mustien aukkojen kuvien ikoninen rengas ei ole vain geometrinen piirre, vaan se heijastaa ympäröivän plasman fyysisen tilan todellista muutosta. "Saamalla ensimmäisen spatiaalisesti erotellun spektrindeksijakauman M87-mustasta aukosta voimme kvantitatiivisesti luonnehtia, kuinka säteilyominaisuudet muuttuvat mustaa aukkoa ympäröivällä alueella", sanoi tohtori Zhao Shanshan, SHAO:n tutkija ja tutkimuksen pääkirjoittaja. "Tämä mahdollistaa sen, että voimme suoraan tutkia, miten plasman ominaisuudet vaihtelevat horisontin mittakaavassa, ja tarjoaa uusia vihjeitä akkreetiovirtausten ja suihkujen muodostumisen ymmärtämiseen."english.cas+1

Katse tulevaisuuteen

Tutkimuksen vastaava kirjoittaja tohtori Lu Rusen totesi, että tuleva monitaajuuksinen horisontin mittakaavan kuvantaminen auttaa erottamaan plasman fysiikan vaikutukset mustien aukkojen kuvien gravitaatioallekirjoituksista, mikä mahdollistaa tarkemmat tutkimukset akkreetiosta, suihkujen muodostumisesta ja voimakkaan kentän painovoimasta. Tutkijat huomauttivat, että millimetri-VLBI-tekniikan jatkuva kehitys voi pian mahdollistaa aikaerotteiset havainnot, mikä siirtää mustien aukkojen tutkimuksen staattisesta kuvantamisesta kohti dynaamista fysikaalista diagnostiikkaa.news.cgtn+2