천문학자들은 블레자르 3C 279의 초대질량 블랙홀에서 전례 없는 플라즈마 제트 이미지를 얻어 현재 이론에 도전하는 복잡한 패턴을 드러냈습니다. 첨단 전파망원경 네트워크를 사용한 이러한 국제적인 노력으로 제트의 근원지 근처에서 나선형 필라멘트가 발견되었으며, 이는 이러한 제트의 형성에 자기장의 역할이 있을 수 있음을 나타냅니다. (작가의 컨셉입니다.)
지구보다 큰 망원경이 우주에서 플라즈마 로프를 발견했습니다.
천문학자들은 지구와 우주에 있는 전파 망원경 네트워크를 사용하여 제트기의 가장 상세한 이미지를 포착할 수 있었습니다. 혈장 슈퍼 매스에서 촬영 블랙홀 아주 멀리 떨어진 은하계의 중심에 있습니다.
3C 279라고 불리는 먼 곳에서 빛나는 핵에서 나오는 제트는 거의 빛의 속도로 이동하며 근원지 근처에서 복잡한 비틀림 패턴을 보여줍니다. 이러한 패턴은 이러한 흐름이 시간이 지남에 따라 어떻게 형성되고 변화하는지 설명하기 위해 40년 동안 사용되어 온 표준 이론에 도전합니다.
관측에 대한 주요 기여는 독일 본에 있는 막스 플랑크 전파 천문학 연구소에서 이루어졌으며, 참여하는 모든 망원경의 데이터를 결합하여 유효 직경이 약 100,000km인 가상 망원경을 만들었습니다.
그들의 연구 결과는 최근에 출판되었습니다. 자연 천문학.
그림 1: Blazar 3C 279의 얽힌 필라멘트. RadioAstron이 관찰한 이 소스의 상대론적 평면의 고해상도 이미지. 이미지는 여러 파섹 크기의 필라멘트가 나선형 모양을 형성하는 복잡한 평면 내 구조를 보여줍니다. 이 컬렉션에는 100m Effelsberg 전파 망원경을 포함하여 전 세계 전파 망원경과 지구 궤도의 데이터가 포함되어 있습니다. 이후 데이터는 막스 플랑크 전파 천문학 연구소의 상관 센터에서 처리되었습니다. 출처: NASA/DOE/FermiLAT 협력; Vlba/Jorstad et al.; 라디오 아스트론/푸엔테스 외
블레이저스에 대한 통찰력
블레이저는 우주에서 가장 밝고 강력한 전자기 방사선원입니다. 주변 디스크의 물질을 축적하는 중심 초대질량 블랙홀이 있는 은하를 포함하는 활성 은하 핵의 하위 클래스입니다. 퀘이사로 분류되는 활성 은하핵의 약 10%는 상대론적 플라즈마 제트를 생성합니다. 바사르는 관찰자를 향해 거의 직접적으로 제트가 향하는 것을 볼 수 있는 작은 부분의 퀘이사에 속합니다.
최근 독일 본에 있는 막스플랑크 전파천문학연구소(MPIfR)의 과학자들을 포함한 연구팀은 블레자르 3C 279의 가장 안쪽 제트 영역을 전례 없는 각도 분해능으로 이미지화했으며 수정이 필요할 수 있는 놀랍도록 규칙적인 나선형 필라멘트를 발견했습니다. 지금까지 활동은하에서 제트가 생성되는 과정을 설명하는 데 사용된 모델입니다.
“궤도 전파 망원경이 달까지 도달한 우주 임무인 RadioAstron과 지구 전역에 분산된 23개의 전파 망원경 네트워크 덕분에 우리는 행성 내부의 최고 해상도 이미지를 얻었습니다. ” “지금까지 흐르는 항성 제트를 통해 처음으로 제트의 내부 구조를 자세히 관찰할 수 있게 되었습니다.”라고 스페인 그라나다에 있는 안달루시아 천체 물리학 연구소(IAA-CSIC)의 연구원인 안토니오 푸엔테스는 말했습니다. 작품.
이론적 의미와 과제
RadioAstron 임무로 열린 우주의 새로운 창은 중심부에 초거대 블랙홀이 있는 발광체인 3C 279의 플라즈마 제트에 대한 새로운 세부 정보를 공개했습니다. 제트에는 중심에서 570광년 이상 뻗어 있는 적어도 두 개의 꼬인 플라즈마 필라멘트가 포함되어 있습니다.
“이러한 필라멘트가 제트의 근원에 너무 가까운 것을 본 것은 이번이 처음이며 블랙홀이 플라즈마를 형성하는 방법에 대해 더 많이 알려줍니다. 유입은 GMVA와 EHT라는 두 개의 다른 망원경으로도 관찰되었습니다. 훨씬 더 짧은 파장(3.5mm 및 1.3mm)에서는 필라멘트 형태를 감지할 수 없었습니다. 왜냐하면 이 해상도에 비해 너무 희미하고 크기가 너무 크기 때문입니다.”라고 GMVA의 유럽 스케줄러이자 연구팀 구성원인 Eduardo Ros는 말합니다. “이것은 서로 다른 망원경이 동일한 물체의 서로 다른 특징을 어떻게 드러낼 수 있는지를 보여줍니다.”라고 그는 덧붙입니다.
그림 2: RadioAstron VLBI 관측은 지구 직경의 최대 8배에 달하는 가상 망원경을 제공합니다(최대 기준선 350,000km). 크레딧: Roscosmos
블레이저에서 나오는 플라즈마 제트는 실제로 직선적이고 균일하지 않습니다. 그들은 플라즈마가 블랙홀을 둘러싼 힘에 의해 어떻게 영향을 받는지 보여주는 우여곡절을 보여줍니다. 3C279에서 나선형 필라멘트라고 불리는 이러한 뒤틀림을 연구하는 천문학자들은 이것이 제트의 플라즈마에서 발생하는 불안정성에 의해 발생한다는 것을 발견했습니다. 그 과정에서 그들은 시간에 따른 흐름의 변화를 설명하기 위해 사용했던 기존 이론이 더 이상 유효하지 않다는 사실도 깨달았습니다. 따라서 이러한 나선형 필라멘트가 제트 기원 근처에서 어떻게 형성되고 진화하는지 설명할 수 있는 새로운 이론적 모델이 필요합니다. 이것은 훌륭한 도전이자 놀라운 우주 현상에 대해 더 많이 배울 수 있는 좋은 기회이기도 합니다.
현재 MPIfR에 소속되어 있으며 과학자 팀의 일원인 Guang-Yao Zhao는 “우리 결과에서 나타나는 특히 흥미로운 측면 중 하나는 흐름을 제한하는 나선형 자기장의 존재를 나타내는 것입니다.”라고 말했습니다. “그러므로 3C 279에서 제트 주위를 시계 방향으로 회전하는 자기장은 빛의 속도의 0.997배로 움직이는 제트의 플라즈마를 안내하고 지시할 수 있습니다.”
“이전에 유사한 나선 필라멘트가 은하 외 제트에서 관찰되었지만 훨씬 더 큰 규모에서는 제트의 서로 다른 부분이 서로 다른 속도로 이동하고 서로 전단력을 가함으로써 발생하는 것으로 생각됩니다”라고 MPIfR의 또 다른 과학자인 Andrei Lobanov는 덧붙였습니다. 연구원 팀. . “이 연구를 통해 우리는 이러한 필라멘트가 제트를 생성하는 블랙홀 바로 근처에서 실제로 더 복잡한 과정과 연결될 수 있는 완전히 새로운 영역에 진입하고 있습니다.”
현재 Nature Astronomy 최신호에 게재된 3C279의 내부 흐름에 대한 연구는 활성 은하 핵에서 상대론적 유출의 초기 형성에서 자기장의 역할을 더 잘 이해하기 위한 지속적인 탐구를 확장합니다. 이는 이러한 프로세스의 현재 이론적 모델링에 남아 있는 많은 과제를 강조하고 표준 각도 분해능에서 먼 우주 물체를 이미지화할 수 있는 고유한 기회를 제공하는 전파 천문 장비 및 기술의 추가 개선에 대한 필요성을 보여줍니다.
기술의 발전과 협력
VLBI(Very Long Baseline Interferometry)라는 특수 기술을 사용하여 서로 다른 전파 관측소의 데이터를 결합하고 상관시킴으로써 관측에 관련된 안테나 간의 최대 간격과 동일한 유효 직경을 가진 가상 망원경이 생성됩니다. 현재 MPIfR에 있는 RadioAstron 프로젝트 과학자 Yuri Kovalev는 이러한 결과를 달성하기 위해 국제 보건 협력의 중요성을 강조합니다. “12개국의 관측소는 수소 시계를 사용하여 우주 안테나와 동기화되어 지구까지 거리만큼의 가상 망원경을 형성했습니다. ” 달.”
MPIfR의 이사이자 지난 20년 동안 RadioAstron 임무의 원동력 중 하나인 Anton Zinsos는 “이와 같은 퀘이사 3C279의 이미지를 얻은 RADIOASTRON을 사용한 실험은 국제 천문대 과학 협력을 통해 가능해진 놀라운 성과입니다.”라고 말했습니다. 그리고 많은 나라의 과학자들. 이 임무는 위성이 발사되기까지 수십 년의 공동 계획이 필요했습니다. 실제 이미지 캡처는 Eifelsberg와 같은 지상의 대형 망원경을 연결하고 본에 있는 VLBI 링크 센터에서 데이터를 주의 깊게 분석함으로써 가능해졌습니다.
참고: Antonio Fuentes, Jose L.의 “제트 전파 이방성의 기원으로서의 네아마틱 구조” 고메즈, 호세 M. 마르티, 마넬 페로초, 광야오 자오, 로코 레코, 안드레 P. 코발레프, 앤드류 첼, 아키야마 카즈노리, 캐서린 보우만, 헤 순, 일지 주, 에프탈리아 트라이아노, 테레사 토스카노, 로한 다할리, 마리아나 푸시, 레오니드 I. 구르비트, 스베틀라나 요르스타드, 김재영, 앨런 B. 마처, 유스케. Mizuno, Eduardo Ros 및 Tuomas Savolainen, 2023년 10월 26일, 자연 천문학.
도이: 10.1038/s41550-023-02105-7
추가 정보
2011년 7월부터 2019년 5월까지 진행되는 지구-우주 무선 간섭계 임무는 10미터 궤도 전파 망원경(Spektr-R)과 다음을 포함한 약 24대의 세계 최대 지상 기반 전파 망원경으로 구성됩니다. Effelsberg 전파 망원경은 100m입니다. 전파 간섭계를 사용하여 개별 망원경의 신호를 결합하면 이 망원경 그룹은 대략 지구와 달 사이의 거리인 직경 350,000km 전파 망원경에 해당하는 최대 각도 분해능을 제공했습니다. 이로 인해 RadioAstron은 천문학 역사상 가장 높은 각도 분해능을 갖춘 장비가 되었습니다. RadioAstron 프로젝트는 러시아 과학 아카데미의 Lebedev Physical Institute의 우주 천문학 센터와 Lavochkin Scientific Society가 주도했으며 국영 우주 회사인 ROSCOSMOS와 계약을 맺고 러시아 및 기타 국가의 파트너 조직과 협력하여 제작했습니다. 이 임무를 위한 천문학 데이터는 전 세계의 개별 과학자들에 의해 분석되고 있으며, 여기에 표시된 것과 같은 결과가 나옵니다.
제출된 작품의 다음 공동 작업자는 저자 목록에 표시된 순서대로 MPIfR에 속합니다: Guang-Yao Zhao, Andrei P. Lobanov, Yuri Y. Kovalev, Efthalia (Thalia) Traianou, Jae-Young Kim, Eduardo Ros 및 투오마스 사볼라이넨. 협력자인 Rocco Lecco와 Gabriele Bruni도 RadioAstron의 임무 기간 동안 MPIfR에 소속되어 있었습니다.
유리 Y. Kovalev는 Alexander von Humboldt 재단의 Friedrich Wilhelm Bessel 연구상을 인정합니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”