Astronomen hebben het relatief nabije sterrenstelsel Messier 87 (of M87) van dichterbij bekeken om de straal van zijn actieve galactische kern (AGN) te onderzoeken. Het nieuwe onderzoek, beschreven in een paper gepubliceerd op 31 juli op arXiv.org, levert belangrijke inzichten in de parameters van de jet, die het begrip van AGN's in het algemeen zou kunnen verbeteren.

AGN's groeien, superzware zwarte gaten die zich in de centra van sommige sterrenstelsels bevinden, krachtig uitzenden, hoogenergetische straling, omdat ze gas en stof ophopen. Deze kernen kunnen jets vormen, met meestal cilindrische, conische of parabolische vormen, die zelfs op megaparsec-schalen worden waargenomen.

Gelegen op ongeveer 53,5 miljoen lichtjaar afstand in de Maagd cluster, M87 is een superreus elliptisch sterrenstelsel. Het herbergt een van de meest bekende en opmerkelijke jet-AGN's die tot nu toe zijn ontdekt. De jet van M87 is gemakkelijk te detecteren op verschillende fysieke schalen, waardoor astronomen veel hoogwaardige beelden van deze functie konden verkrijgen. Dit maakt het een unieke bron voor het bestuderen van de fysica van jets in aangroeiende zwarte gaten.

Nutsvoorzieningen, een drietal astronomen van de Universiteit van Amsterdam, Nederland, onder leiding van Matteo Lucchini, heeft nog een studie van M87 uitgevoerd, gericht op het onderzoeken van de eigenschappen van zijn AGN-jet. Ze analyseerden de beschikbare dataset, voornamelijk van NASA's Chandra en Fermi ruimtevaartuigen, om de belangrijkste parameters van de jet te onthullen.

"In deze krant, we gebruiken een multi-zonemodel dat is ontworpen als een parametrisering van de algemene relativistische magneto-hydrodynamica (GRMHD); Voor de eerste keer, we reproduceren de waargenomen vorm van de jet en multi-golflengte spectrale energieverdeling (SED) tegelijkertijd. We vinden sterke beperkingen op de belangrijkste fysieke parameters van de jet, zoals de locatie van deeltjesversnelling en de kinetische kracht, ’ schreven de astronomen in de krant.

Uit de studie bleek dat de locatie van deeltjesversnelling heel dicht bij het zwarte gat plaatsvindt, veel dichter bij de centrale motor dan de acceleratieafstand. Opmerkelijk, hoge resolutie zeer lange basislijn interferometrie (VLBI) beelden van de jet tonen een "knijpen" van de uitstroom rond deze afstand. Dit, volgens de onderzoekers suggereert dat de initiële injectie van deeltjesversnelling in de jet kan worden beïnvloed door dit knijpgebied.

Bovendien, de astronomen kwamen overeen met de straaldynamiek en vorm van hun model met die afgeleid van directe beeldvorming van de uitstroom door VLBI. Hierdoor konden ze ontdekken dat de belangrijkste bijdrage aan de beperkte gammastraalflux van de kern te wijten is aan inverse Compton-verstrooiing van het sterlicht van het gaststelsel, in plaats van synchrotron self-Compton (SSC).

Verder, het onderzoek wees uit dat in het geval van M87, de uitstralende leptonen moeten worden versneld tot zeer hoge Lorentz-factoren om het synchrotronspectrum uit te breiden tot het Chandra-energiebereik. De studie toonde ook aan dat de deeltjesverdeling in de jet consistent is met isotherm, zelfs buiten het dissipatiegebied.

Samenvattend de resultaten, benadrukten de astronomen het belang van hun studie, opmerkend dat het van fundamenteel belang kan zijn voor toekomstig onderzoek van M87 en andere jet-AGN's.

"Onze resultaten hebben belangrijke implicaties, zowel voor vergelijkingen van GRMHD-simulaties met waarnemingen, en voor uniforme modellen van AGN-klassen. (…) Onze resultaten zijn vooral belangrijk in het licht van de komende waarnemingen van M 87 met de Event Horizon Telescope, die een nog gedetailleerder beeld geven van de gebieden in de buurt van het zwarte gat, ’ concludeerden de auteurs van het artikel.

© 2019 Wetenschap X Netwerk