Lehdistötiedote

ALMA paljasti voimakkaan magneettikentän lähellä supermassiivista mustaa aukkoa

Valaisua tapahtumahorisontin reunalla tapahtuviin mystisiin mekanismeihin

16. huhtikuuta 2015

ALMA-teleskooppi (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) on paljastanut erittäin voimakkaan magneettikentän — ennennäkemättömän galaksien ytimessä — hyvin lähellä supermassiivisen mustan aukon tapahtumahorisonttia. Tämä uusi havainto auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään näiden, galaksien keskustojen massiivisten asukkaiden, rakennetta ja muodostumista sekä nyvin nopeita plasman kaksoissuihkuja, jotka säännöllisesti sinkoavat niiden navoilta. Tulokset ilmestyvät julkaisusarjassa Science 17. huhtikuuta 2015.

Lähes kaikkien maailmankaikkeuden galaksien ytimessä sijaitsee usein miljardeja kertoja Aurinkoa massiivisempi supermassiivinen musta aukko. Nämä mustat aukot voivat kerätä valtavia määriä materiaa niitä ympäröivään kiekkomaiseen rakenteeseen. Siinä missä suurin osa tästä materiasta ruokkii mustaa aukkoa, osa voi paeta juuri ennen kaappaamistaan ja singota ulos avaruuteen lähes valon nopeudella osana plasmasuihkua. Sitä miten tämä tapahtuu ei täysin ymmärretä, vaikka ajatellaan hyvin lähellä tapahtumahorisonttia toimivan voimakkaan magneettikentän olevan keskeinen osa tätä prosessia ja auttavan materiaa pakenemaan pimeyden ahnaalta kidalta.

Tähän mennessä vain heikkoja magneettikenttiä useiden valovuosien etäisyydellä mustasta aukosta on havaittu [1]. Tässä tutkimuksessa tähtitieteilijät Chalmersin teknologisesta korkeakoulusta ja Onsalan avaruusobservatoriosta Ruotsista käyttivät kuitenkin ALMA:a havaitakseen signaaleja, jotka liittyvät suoraan hyvin lähellä kaukaisen PKS 1830-211 -nimisen galaksin supermassiivisen mustan aukon tapahtumahorisonttia sijaitsevaan voimakkaaseen magneettikenttään. Tämä magneettikenttä sijaitsee täsmälleen paikassa, josta materia äkkinäisesti sinkoaa pois mustan aukon luota suihkun muodossa.

Tutkimusryhmä mittasi magneettikentän voimakkuutta tutkimalla miten valo on polarisoitunut sen liikkuessa pois päin mustasta aukosta.

"Polarisaatio on valon tärkeä ominaisuus ja sitä käytetään paljon jokapäiväisessä elämässä — esimerkiksi aurinkolaiseissa tai elokuvateattereiden 3D-laseissa," sanoo Ivan Marti-Vidal, tämän tutkimuksen pääkirjoittaja. "Luonnollisesti tuotettua polarisaatiota voidaan käyttää mittaamaan magneettikenttiä, sillä valo muuttaa polarisaatiotaan kulkiessaan magnetisoituneen materian halki. Tässä tapauksessa ALMA:lla havaitsemamme valo oli kulkenut läpi hyvin lähellä mustaa aukkoa olevan materian, joka sijaitsee paikassa, joka täynnä runsaasti magnetisoitunutta plasmaa."

Tähtitieteilijät käyttivät uutta, kehittämäänsä analysointitekniikkaa ALMA:n havaintoaineistoon ja huomasivat, että galaksin PKS 1830-211 keskustasta tulevan säteilyn polarisaatio oli kiertynyt [2]. Nämä ovat lyhyimpiä milloinkaan tämänkaltaisessa tutkimuksessa käytettyjä aallonpituuksia, minkä ansiosta hyvin lähellä keskustan mustaa aukkoa olevia alueita voidaan tutkia [3].

"Me olemme löytäneet selviä merkkejä polarisaation kiertymisestä, joka on satoja kertoja enemmän kuin maailmankaikkeudesta milloinkaan havaittu," sanoo Sebastien Muller, yksi tutkimusjulkaisun kirjoittajista. "Havaintomme on valtava loikka eteenpäin taajuuden havaitsemisen suhteen, kiitos ALMA:n käytön, sekä suhteessa tutkitun magneettikentän etäisyyteen mustasta aukosta — vain muutaman valopäivän päässä tapahtumahorisontista. Nämä tulokset ja tulevat tutkimukset auttavat meitä ymmärtämään mitä oikeastaan tapahtuu supermassiivisten mustien aukkojen välittömässä läheisyydessä."

Lisähuomiot

[1] Paljon heikompia magneettikenttiä on havaittu Linnunradan keskustassa olevan suhteellisen epäaktiivisen supermassiivisen mustan aukon läheisyydestä. Hiljattain tehdyt havainnot ovat myös paljastaneet aktiivisesta galaksista NGC 1275 heikon magneettikentän, joka havaittiin millimetriaallonpituuksilla.

[2] Magneettikentät aiheuttavat Faradayn kiertymän, joka saa polarisaation kiertymään eri tavalla eri aallonpituuksilla. Se millä tavoin tämä kiertymä riippuu aallonpituudesta kertoo meille alueella vallitsevasta magneettikentästä.

[3] ALMA:n havainnot tehtiin noin 0.3 millimetrin tehollisella aallonpituudella. Aikaisemmat havainnot tehtiin paljon pitemmillä radioaallonpituuksilla. Vain millimetriaallonpituuksien valo voi paeta alueelta, joka on hyvin lähellä mustaa aukkoa. Pitempien aallonpituuksien säteily absorboituu.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole”, joka ilmestyy julkaisusarjassa Science 17. huhtikuuta 2015.

Tutkimusryhmään kuuluvat I. Martí-Vidal (Onsalan avaruusobservatorio ja Chalmersin teknologisen korkeakoulun Maa- ja avaruustieteiden laitos, Ruotsi), S. Muller (Onsalan avaruusobservatorio ja Chalmersin teknologisen korkeakoulun Maa- ja avaruustieteiden laitos, Ruotsi), W. Vlemmings (Chalmersin teknologisen korkeakoulun Maa- ja avaruustieteiden laitos ja Onsalan avaruusobservatorio, Ruotsi), C. Horellou (Chalmersin teknologisen korkeakoulun Maa- ja avaruustieteiden laitos, Ruotsi) ja S. Aalto (Chalmersin teknologisen korkeakoulun Maa- ja avaruustieteiden laitos, Ruotsi).

Kansainvälinen tähtitieteen tutkimuslaitos Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) on ESO:n, US National Science Foundationin (NSF) ja Japanin National Institutes of Natural Sciencesin (NINS)  kumppanuushanke yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopan eteläinen observatorio (ESO) jäsenmaidensa puolesta, NSF yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa sekä Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korea Astronomy and Space Science Instituten (KASI) kanssa.

ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Valokuvia ALMA:sta

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Matkapuhelin: +358 44 967 2424
Sähköposti: rareko@utu.fi

Ivan Marti-Vidal
Onsala Space Observatory
Onsala, Sweden
Puh.: +46 31 772 55 57
Sähköposti: ivan.marti-vidal@chalmers.se

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1515.