Gökbilimciler, Dünya ve uzaydaki radyo teleskop ağlarını kullanarak, süper kütleli bir kara delikten gelen plazma jetinin şimdiye kadarki en ayrıntılı görüntüsünü yakaladılar. Jet neredeyse ışık hızında hareket ediyor ve kaynağının yakınında karmaşık, bükülmüş desenler gösteriyordu.

Bu modeller, bu jetlerin zaman içinde nasıl oluştuğunu ve değiştiğini açıklamak için 40 yıldır kullanılan standart teoriye meydan okuyordu. Gözlemlere büyük katkı Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü tarafından yapıldı; burada tüm katılımcı teleskoplardan gelen veriler yaklaşık 100 bin km etkin çapa sahip sanal bir teleskop oluşturmak üzere birleştirildi.

Blazarlar evrendeki en parlak ve en güçlü elektromanyetik radyasyon kaynaklarıdır.  Bunlar, merkezi bir süper kütleli kara deliğin çevredeki diskten madde biriktirdiği galaksilerden oluşan aktif galaktik çekirdeklerin bir alt sınıfıdır. Kuasar olarak sınıflandırılan aktif galaktik çekirdeklerin yaklaşık %10’u göreceli plazma jetleri üretir.

Blazarlar, kuasarların küçük bir kısmına aittir ve bu jetlerin neredeyse doğrudan gözlemciye yöneldiğini görürüz. MPIfR’den (Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü) bir araştırma ekibi, blazar 3C 279’daki jetin en içteki bölgesini benzeri görülmemiş bir açısal çözünürlükte görüntüledi ve oldukça düzenli sarmal filamentler tespit ettiler.

Aktif galaksilerde jetlerin üretildiği süreçleri açıklamak için şimdiye kadar kullanılan teorik modellerin revizyonu gerekiyor. Yörüngedeki radyo teleskopun Ay kadar uzak mesafelere ulaştığı uzay görevi RadioAstron (uzayda bulunan ve Rusların geliştirdiği dünyanın en büyük radyo teleskopu) ve Dünya’ya dağılmış 23 radyo teleskoptan oluşan ağ sayesinde, bir uzay aracının iç kısmının en yüksek çözünürlüklü görüntüsü elde edildi.

Kuasar 3C 279'un jeti ve hareketi.

Çalışmayı yöneten IAA-CSIC’den (İspanya Endülüs Astrofizik Enstitüsü) araştırmacı Antonio Fuentes şöyle diyor: “Bugüne kadarki en büyük keşif, jetin iç yapısını ilk kez bu kadar detaylı gözlemlememize olanak sağladı. RadioAstron misyonunun evrene açtığı bu yeni pencere, çekirdeğinde süper kütleli bir kara delik bulunan blazar 3C 279’un plazma jetindeki yeni ayrıntıları ortaya çıkarmış oldu.”

“Jetin merkezden 570 ışık yılı kadar uzağa uzanan en az iki bükülmüş plazma filamenti var. Bu tür filamentleri jetin kaynağına bu kadar yakın ilk kez görüyoruz ve bunlar bize kara deliğin plazmayı nasıl şekillendirdiği hakkında daha fazla bilgi veriyor. İçteki jet aynı zamanda diğer iki teleskop olan GMVA (Küresel Radyo Teleskop Gözlem Ağı) ve EHT (Olay Ufku Teleskopu) tarafından da gözlemlendi.”

Araştırma ekibinin bir üyesi ve GMVA’nın Avrupa ​​planlayıcısı Eduardo Ros, “Çok daha kısa dalga boylarındaki (3,5 mm ve 1,3 mm), filamentli şekilleri tespit edemedik çünkü bu çözünürlük için çok soluk ve çok büyüklerdi. Bu, farklı teleskopların aynı nesnenin farklı özelliklerini nasıl ortaya çıkarabildiğini gösteriyor” diyor.

Blazarlardan gelen plazma jetleri gerçekte düz ve tek biçimli değildir. Plazmanın kara deliğin etrafındaki kuvvetlerden nasıl etkilendiğini gösteren kıvrımlar ve dönüşler gösterir. 3C 279’daki sarmal filamentler adı verilen bu bükülmeleri inceleyen gökbilimciler, bunların jet plazmasında gelişen kararsızlıklardan kaynaklandığını buldular.

Bu süreçte jetlerin zaman içinde nasıl değiştiğini açıklamak için kullandıkları eski teorinin artık işe yaramadığını da fark ettiler. Bu nedenle, bu tür sarmal filamanların jet kaynağına bu kadar yakın bir yerde nasıl oluştuğunu ve geliştiğini açıklayabilecek yeni teorik modellere ihtiyaç vardır. Bu büyük bir meydan okumadır, ama aynı zamanda bu şaşırtıcı kozmik olaylar hakkında daha fazlasını öğrenmek için de harika bir fırsattır.

Kuasar 3C 279 Benzeri Görülmemiş Bir Keskinlikle Görüntülendi.

MPIfR’ye bağlı bilim ekibinin üyesi olan Guang-Yao Zhao, “Sonuçlarımızdan ortaya çıkan özellikle ilgi çekici bir husus, jeti sınırlayan sarmal bir manyetik alanın varlığını öne sürmedir. Bu, ışık hızının 0,997 katı bir hızla hareket eden jetin plazmasını yönlendiren, 3C 279’daki jetin etrafında saat yönünde dönen manyetik alan olabilir” diyor.

Araştırma ekibinden bir başka MPIfR bilim insanı Andrei Lobanov, “Benzer sarmal filamentler daha önce galaksi dışı jetlerde gözlemlenmişti, ancak çok daha büyük ölçeklerde, farklı hızlarda hareket eden ve birbirlerine karşı kesilen akışın farklı kısımlarından kaynaklandığına inanılırdı. Bu çalışmayla, bu filamanların jeti üreten kara deliğin hemen yakınındaki en karmaşık süreçlerle fiilen bağlanabileceği tamamen yeni bir alana giriyoruz” diyor.

Çalışma, 3C 279’daki iç jetin incelenmesi, aktif galaktik çekirdeklerden gelen göreli çıkışların ilk oluşumunda manyetik alanların rolünü daha iyi anlamak için devam eden çabayı genişletiyor. Bu süreçlerin mevcut teorik modellemesi için geriye kalan çok sayıda zorluğun altını çiziyor ve uzak kozmik nesnelerin rekor açısal çözünürlükte görüntülenmesi için eşsiz bir fırsat sunan radyo astronomik enstrümanların ve tekniklerin daha da geliştirilmesine duyulan ihtiyacı ortaya koyuyor.

3C 279 quasar jeti ve EHT tarafından bir hafta boyunca gözlemlenen hareketi.

Örneğin VLBI (Çok Uzun Taban Çizgisi İnterferometrisi) adı verilen özel bir teknik kullanılarak, farklı radyo gözlemevlerinden gelen verilerin birleştirilmesi ve ilişkilendirilmesiyle, bir gözlemde yer alan antenler arasındaki maksimum mesafeye eşit etkin çapa sahip sanal bir teleskop oluşturulabilir.

MPIfR’nin yöneticisi ve son 20 yıldır RadioAstron misyonunun arkasındaki itici güçlerden biri olan Anton Zensus şunları söylüyor: “Quasar 3C 279 için buna benzer görüntülere yol açan RadioAstron ile yapılan deneyler, uluslararası bilimsel işbirliği sayesinde mümkün olan olağanüstü başarılardır.

“Birçok ülkedeki gözlemevleri ve bilim insanları görevli uydunun fırlatılmasından önce onlarca yıllık ortak planlama yapmaları gerekti. Gerçek görüntülerin elde edilmesi, Effelsberg gibi yerdeki büyük teleskopların bağlanması ve Bonn’daki VLBI korelasyon merkezimizdeki verilerin dikkatli bir şekilde analiz edilmesiyle mümkün oldu” diyor.