En virvlande stråle av plasma 570 ljusår lång kastas ut från en avlägsen blazar med nästan ljusets hastighet. Som en monstruös kosmisk spindel väver ett avlägset supermassivt svart hål en plasmastråle till en tvinnad sträng och skjuter upp den med nära ljusets hastighet.
Astronomer bevittnade detta imponerande spektakel med hjälp av en rad radioteleskop, inklusive rymdteleskopet RadioAstron, som tillsammans bildar en antenn i jordstorlek. Specifikt var denna array fokuserad för att observera hjärtat av en avlägsen blazar kallad 3C 279.
Dessa observationer representerar den mest detaljerade blick som forskare någonsin har haft på en astrofysisk jet som kommer från ett supermassivt svart hål och avslöjar ett komplext och vridet mönster nära jetkällan. Denna nya bild skulle kunna utmana för närvarande accepterade teorier som har använts i 40 år för att förklara hur dessa jetplan skapas och hur de utvecklas över tiden.
"Tack vare RadioAstron och ett nätverk av tjugotre radioteleskop distribuerade runt jorden, har vi fått den högsta upplösningsbilden av det inre av en blazar hittills, vilket gör att vi kan observera jetstrålens inre struktur med en sådan detaljnivå för första gången", säger Antonio Fuentes, teamledare och forskare vid Astrophysics Institute of Andalusia (IAA-CSIC). Blazarer, som 3C 279, är galaxernas lysande hjärtan som sänder ut ett starkt ljus som ett resultat av att vara värd för ett supermassivt svart hål som håller på att drivas. Här är vad detta betyder.
Det svarta hålet som spyr ut plasma i universum förvånar
Aktivt matande supermassiva svarta hål i galaxernas centrum blandar kontinuerligt materialet de matar på, och detta material ligger som tillplattade skivor av gas och damm runt hålen. Dessa diskar kallas "accretion disks". Sammantaget är sådana scenarier kända kollektivt som aktiva galaktiska kärnor. Aktiva galaktiska kärnor är ofta så ljusa att de lyser starkare än det kombinerade ljuset från alla stjärnor i de omgivande galaxerna.
Men cirka 10% av galaktiska kärnor aktiv avger astrofysiska jetstrålar under hela tankningsprocessen. Dessa är kända som kvasarer – och när dessa kvasarer har jetstrålar som pekar direkt mot jorden kallas de blazarer.
Nya observationer av 3C 279 avslöjar oöverträffade detaljer i plasmastrålen och det supermassiva svarta hålet i hjärtat av denna blazar. "Det här är första gången vi ser sådana filament så nära strålens ursprung, och de berättar mer om hur det svarta hålet formar plasman", säger Eduardo Ros, en annan medlem av teamet och europeisk koordinator för mm- VLBI Global Network. Array. "Detta visar hur olika teleskop kan avslöja olika egenskaper hos samma objekt."
Specifikt fann teamet att strålen är sammansatt av minst två vridna plasmafilament som sträcker sig mer än 570 ljusår från sin källa. Observationer har också visat att plasmastrålarna inte är raka och enhetliga; de visar vändningar som uppstår som ett resultat av påverkan av det centrala svarta hålet, vilket antyder att tidigare teorier om hur dessa jetstrålar utvecklas kan behöva revideras. Denna forskning kan också revidera vår förståelse av magnetfältens roll i den initiala bildningen av näraljusstrålar från aktiva galaktiska kärnor.
"En särskilt spännande aspekt av våra resultat är att de antyder närvaron av ett spiralformat magnetfält som begränsar jetstrålen", säger Guang-Yao Zhao, en av teammedlemmarna och en forskare vid Max Planck Institute for Radio Astronomy. "Därför kan det vara magnetfältet, som roterar medurs runt strålen i 3C 279, som styr och styr plasmat från strålen som rör sig med 0,997 gånger ljusets hastighet."
