ดาราศาสตร์

กาแล็กซี่ M87 ทำอะไรในทุกวันนี้?

กาแล็กซี่ M87 ทำอะไรในทุกวันนี้?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

กาแล็กซีรูปไข่ขนาดใหญ่ M87 ในกระจุกดาวราศีกันย์อยู่ห่างออกไป 53,490,000 ปีแสง นอกจากนี้ยังมีหลุมดำมวลมหาศาลที่ใหญ่ที่สุดและหนักที่สุดในจักรวาลที่รู้จักอีกด้วย แต่ฉันก็เข้าใจเช่นกันว่าประชากรดาวฤกษ์ของดาราจักรนี้ส่วนใหญ่เป็นซุปเปอร์ไจแอนต์สีแดงที่เก่าแก่ มีหลักฐานการเกิดดาวใหม่ใน M87 หรือไม่? ถ้าไม่มีชะตากรรมของกาแล็กซีนี้จะเป็นอย่างไรและในยุคปัจจุบันเป็นอย่างไร? นั่นอาจเป็นไปไม่ได้ที่จะทราบได้อย่างแน่นอน แต่สิ่งที่ฉันสงสัยคือว่าดาวและสสารที่เหลืออยู่ในกาแลคซีถูกหลุมดำตรงกลางกลืนเข้าไปหรือไม่


คำตอบสำหรับคำถามของคุณค่อนข้างตรงไปตรงมา: ไม่มาก ฉันจะเจาะลึกลงไปในสองส่วน: การก่อตัวดาวและกิจกรรมของหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ตรงกลาง

การก่อตัวของดาว

M87 เป็นแหล่งกำเนิดของดาว Population II จำนวนมาก พวกมันมีไฮโดรเจนและฮีเลียมอยู่เล็กน้อย และเมฆของก๊าซและฝุ่นในดาราจักรก็มีไม่มากเช่นกัน อันที่จริง เมฆฝุ่นจำนวนมากสามารถถูกทำลายได้จากการแผ่รังสีที่รุนแรงที่ปล่อยออกมาจากจานสะสมมวลของหลุมดำตรงกลาง สิ่งนี้รวมกันเพื่อทำให้ดูเหมือนไม่น่าจะมีการก่อตัวดาวฤกษ์มากมายในดาราจักร

ที่กล่าวว่าเพียงเพราะกาแลคซีไม่มีวัสดุจำนวนมากสำหรับการก่อตัวดาวฤกษ์ไม่ได้หมายความว่าจะไม่สามารถสร้างดาวดวงใหม่จำนวนมากได้ - อย่างน้อยก็ไม่มีในสถานการณ์พิเศษบางอย่าง การชนกันของดาราจักรสามารถทำให้เกิดอัตราการก่อตัวดาวได้สูง - ดาราจักรแฉกแสงเป็นตัวอย่างที่ดีของเรื่องนี้ แม้ว่า M87 อาจไม่เสี่ยงต่อการชน แต่ก็ยังมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้น M84 อยู่ใกล้ๆ และอาจเคยเจอกับ M87 มาก่อน แม้ว่ามันจะเป็นการยิงระยะไกล (และ M84 มีอัตราการก่อตัวดาวต่ำ) การโต้ตอบกับทั้งสองสามารถทำให้เกิดดาวดวงใหม่ได้

หลุมดำมวลมหาศาล

ดูเหมือนคุณจะสนใจหลุมดำที่ใจกลางของ M87 เป็นพิเศษ เป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลหลายพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ค่อนข้างเป็นสัตว์ประหลาดตามมาตรฐานมากมาย ทว่ายังไม่ถึงวาระที่จะกลืนกาแล็กซีทั้งหมดในเวลาอันใกล้นี้ มันดูดก๊าซและฝุ่นในอัตรา $sim10^{-1}M_{odot}$ ในแต่ละปี (ดู ดิ มัตเตโอ et al. (2002)) - และมีมวลก๊าซ ฝุ่น และดวงดาวในดาราจักรหลายล้านล้านมวลดวงอาทิตย์ สำหรับการเปรียบเทียบ ราศีธนู A* เพิ่มสสารในอัตราระหว่าง $sim10^{-8}M_{odot}$ และ $sim10^{-4}M_{odot}$ ต่อปี ขึ้นอยู่กับรุ่นที่แน่นอน (เช่น Quataert et al. (1999) และ Shcherbakov et al. (2012) ถึงกระนั้น หลุมดำมวลมหาศาลใน M87 ก็ไม่สามารถรวมมวลสารทั้งหมดในดาราจักรได้ในยุค จักรวาลถ้ามันดำเนินต่อไปในอัตรานี้

โดยสรุป: การก่อตัวดาวฤกษ์ใน M87 มีอัตราต่ำ และในขณะที่ปฏิสัมพันธ์ทางช้างเผือกสามารถสร้างคลื่นลูกใหม่ของการก่อตัวดาวได้ แต่ก็ไม่น่าเป็นไปได้ หลุมดำที่อยู่ตรงกลางดูดก๊าซและฝุ่นจำนวนมาก แต่จะใช้เวลาหลายพันล้านล้านปีก่อนที่มันจะกินสสารจำนวนมาก


ประกายระยิบระยับจากใจกลางกาแล็กซี่

มิสลาฟ บาโลโควิช นักวิจัยดุษฎีบัณฑิตที่ศูนย์ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์เยล มีจุดชมวิวที่สำคัญสำหรับมนุษย์หลุมดำที่มีชื่อเสียงที่สุดที่มนุษย์เคยพบเห็น

นั่นจะเป็นหลุมดำมวลมหาศาลในกาแลคซี M87 ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 55 ล้านปีแสง

เมื่อสองปีที่แล้ว Event Horizon Telescope Collaboration (EHTC) ซึ่งเป็นความร่วมมือระดับโลกของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และหอดูดาวที่สร้างกล้องโทรทรรศน์เสมือนจริงขนาดเท่าโลก ได้เผยแพร่ภาพ M87 เป็นภาพถ่ายแรกของหลุมดำและความสำเร็จทางเทคนิคที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกยกย่อง

Balcković ซึ่งมาที่ Yale เมื่อฤดูใบไม้ร่วงปีที่แล้ว เป็นสมาชิกของ EHTC เขาเป็นผู้สนับสนุนหลักและเป็นผู้เขียนร่วมของการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 14 เมษายนใน The Astrophysical Journal Letters ซึ่งให้แสงสว่างใหม่แก่สภาพแวดล้อมของจักรวาลรอบหลุมดำของ M87

ข้อมูล EHTC จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถดำเนินการสำรวจแนวใหม่ในพื้นที่ที่ท้าทายที่สุดของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์จะใช้ข้อมูลเพื่อปรับปรุงการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Albert Einstein ในปัจจุบัน อุปสรรคสำคัญสำหรับการทดสอบเหล่านี้คือความไม่แน่นอนเกี่ยวกับวัสดุที่หมุนรอบหลุมดำและถูกระเบิดออกจากหลุมดำในไอพ่นที่สร้างแสงซึ่งแผ่กระจายไปทั่วสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงแสงที่มองเห็นได้จนถึงรังสีแกมมา

การศึกษาครั้งใหม่นี้ยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับที่มาของรังสีคอสมิก ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีพลังซึ่งโจมตีโลกจากอวกาศอย่างต่อเนื่อง คิดว่าน่าจะเป็นแหล่งกำเนิดรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงที่สุด แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีคำถามมากมายว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

Baloković พูดคุยกับ YaleNews เกี่ยวกับการค้นพบใหม่และความหมายสำหรับการศึกษาจักรวาลต่อไป

หลุมดำมีอิทธิพลต่อชีวิตและจักรวาลรอบตัวเราอย่างไร?

หลุมดำอาศัยอยู่ที่ใจกลางของกาแลคซีแทบทุกแห่ง รวมทั้งทางช้างเผือกของเราด้วย หลุมดำ "มวลมหาศาล" เหล่านี้ประกอบด้วยมวลรวมของดาวนับล้านถึงหนึ่งพันล้านดวงภายในปริมาตรที่เล็กกว่าระบบสุริยะของเรา แม้จะมีขนาดค่อนข้างเล็กในระดับจักรวาล แต่หลุมดำมวลมหาศาลก็สามารถมีอิทธิพลต่อการวิวัฒนาการของดาราจักรทั้งมวล รังสีจำนวนมหาศาลถูกปล่อยออกมาจากสภาพแวดล้อมใกล้เคียง และพวกมันจะปล่อยไอพ่นของอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วซึ่งสามารถหลบหนีขอบเขตของกาแลคซีได้ แม้ว่ารายละเอียดของกระบวนการเหล่านี้จะไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก แต่เราก็มีหลักฐานเชิงสังเกตที่เพียงพออยู่แล้วว่าหลุมดำมวลมหาศาลมีบทบาทสำคัญในการสร้างดาราจักรเหนือช่วงเวลาของจักรวาล

สำหรับคุณ อะไรคือข้อค้นพบที่สำคัญที่สุดจากการศึกษาใหม่นี้

เรารวบรวมชุดข้อมูลที่รวบรวมจากส่วนต่างๆ ที่สังเกตได้เกือบทั้งหมดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า โดยจับคู่กับภาพหลุมดำที่เป็นสัญลักษณ์ในปัจจุบันในกาแลคซี M87 จากการศึกษาชุดข้อมูลนี้ เราพบว่ารูปแบบการปล่อยมลพิษของเครื่องบินเจ็ตมีโครงสร้างเพื่อให้การปล่อยพลังงานต่ำส่วนใหญ่มาจากสภาพแวดล้อมในบริเวณใกล้เคียงของหลุมดำ ในขณะที่การปล่อยพลังงานสูงส่วนใหญ่เกิดขึ้นไกลออกไปตามแนวเจ็ตระหว่างการสังเกตการณ์ในปี 2560 .

ข้อมูลเชิงลึกนี้ช่วยให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าอนุภาคในเครื่องบินเจ็ตเร่งความเร็วจนเกือบเท่าความเร็วแสงได้อย่างไร ทำให้เกิดรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงสุดบางส่วนที่แผ่ซ่านไปทั่วห้วงอวกาศ สิ่งสำคัญคือเราต้องกำหนดพื้นฐานสำหรับการศึกษาการเปลี่ยนแปลงในปีต่อๆ ไป และเปิดใช้งานการเปรียบเทียบแบบจำลองทางทฤษฎีกับข้อมูลจริงโดยละเอียดยิ่งขึ้นในอนาคตอันใกล้

บทบาทของคุณในการวิจัยคืออะไร?

ฉันเข้าร่วมในการทำงานของทีมหลักที่เป็นผู้นำการศึกษา และฉันได้ประสานงานการรวบรวมข้อมูลระหว่างทีมผู้เชี่ยวชาญสำหรับหอดูดาวที่เข้าร่วม 19 แห่ง ฉันเชี่ยวชาญในการสังเกตการณ์ในส่วนของเอ็กซ์เรย์ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า โดยใช้หอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์ในอวกาศของนาซ่า NuSTAR, Chandra และ Swift

ฉันยังมีส่วนร่วมในการสังเกตที่ดำเนินการในปี 2561 และในการวางแผนสำหรับการรณรงค์สังเกตการณ์ในปี 2564 ที่กำลังดำเนินอยู่ในขณะนี้ การสังเกตเพิ่มเติมเหล่านี้จะช่วยปรับปรุงคุณภาพของข้อมูลให้ดียิ่งขึ้น และให้เราตรวจสอบรายละเอียดว่าภาพและรูปแบบการปล่อยก๊าซเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป

คุณเป็นสมาชิกของ Event Horizon Telescope Collaboration มานานแค่ไหนแล้ว และรู้สึกอย่างไรที่ได้เป็นส่วนหนึ่งของทีมขนาดใหญ่เช่นนี้?

ฉันเข้าร่วม EHTC หลังจากจบปริญญาเอก วิทยานิพนธ์ในปี 2560 หลายเดือนหลังจากการสังเกตครั้งแรก ฉันได้พบกับเพื่อนร่วมงานใหม่มากมายจากทั่วทุกมุมโลกอย่างรวดเร็ว และจำได้ว่าทุกคนตื่นเต้นแค่ไหนที่การสังเกตการณ์แคมเปญในปี 2017 ประสบความสำเร็จ การมีบทบาทเล็กๆ น้อยๆ ในภารกิจที่ซับซ้อนและทะเยอทะยานเช่นนี้สามารถให้รางวัลได้มาก

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ฉันทำงานเป็นผู้ประสานงานของกลุ่มเพื่อการสื่อสารกับสาธารณะ โดยครอบคลุมการประกาศทั่วโลกเกี่ยวกับภาพหลุมดำภาพแรกในเดือนเมษายน 2019 ฉันชอบบุคลิกระดับโลกของ EHTC และความหลากหลายของทั้งวัฒนธรรมและความเชี่ยวชาญ ที่ประกอบด้วย — หนึ่งเรียนรู้สิ่งใหม่ในแต่ละกลุ่มการประชุม ฉันเชื่อมั่นอย่างยิ่งว่ามุมมองต่างๆ ที่สมาชิกในการทำงานร่วมกันนำมาสู่การอภิปรายของเราทำให้สามารถส่งมอบผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ทั้งสร้างผลกระทบและเชื่อถือได้

คุณจำปฏิกิริยาของคุณเมื่อคุณเห็นภาพแรกของหลุมดำได้หรือไม่?

เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นอย่างยิ่งที่ได้มองดูบางสิ่งที่น้อยคนนักจะเคยเห็น นี่เป็นระหว่างการประชุมเชิงปฏิบัติการที่ฮาร์วาร์ด ซึ่งตอนนั้นฉันทำงานอยู่ โดยมีสมาชิก EHTC หลายคนเข้าร่วม ฉันจำได้ว่าคิดว่าผลลัพธ์นี้ยอดเยี่ยมมากจะต้องเป็นอย่างไรสำหรับเพื่อนร่วมงานอาวุโสของฉันที่ทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อมุ่งสู่ความสำเร็จนี้นานถึงสองทศวรรษ

นอกจากนี้ยังโล่งใจที่งานก่อนหน้ามากมายเกี่ยวกับหลุมดำได้รับการตรวจสอบและขับเคลื่อนไปข้างหน้าอย่างแข็งแกร่ง ปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์มากมายที่เริ่มตั้งแต่การค้นพบควาซาร์แรกในปี 1963 ได้รับการอธิบายโดยสมมุติฐานว่ามีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่

ข้อมูลใหม่นี้จะแนะนำหรือสร้างแรงบันดาลใจในการวิจัยในอนาคตอย่างไร

ภาพแรกของหลุมดำในกาแล็กซี M87 และภาพโพลาไรซ์ที่ใหม่กว่านั้นกำลังแหวกแนวในสิทธิของตนเอง อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมที่มีหลุมดำอยู่ และทำให้การทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีความคมชัดมากขึ้น เราจำเป็นต้องเสริมสิ่งเหล่านี้ด้วยข้อมูลที่มีอยู่เฉพาะในส่วนอื่นๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

ชุดข้อมูลที่เผยแพร่ใหม่นี้จะช่วยให้กลุ่มวิจัยจำนวนมากทั่วโลกสามารถทดสอบว่าแบบจำลองทางทฤษฎีของพวกเขาสามารถสร้างรูปแบบการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจาก M87 ในขณะที่ถ่ายภาพสัญลักษณ์ได้หรือไม่ แบบจำลองทางทฤษฎีที่ซับซ้อนตามความเข้าใจที่ทันสมัยของเราเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของหลุมดำจะช่วยให้เราได้รับข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการที่หลุมดำมวลมหาศาลปล่อยไอพ่นของอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วเข้าสู่กาแลคซีที่ล้อมรอบพวกมัน ซึ่งส่งผลต่อวิวัฒนาการของพวกมัน


วิดีโอ: การสังเกตการณ์ความยาวคลื่นหลายช่วงเผยให้เห็นผลกระทบของหลุมดำบน Galaxy M87

ในปี 2019 การทำงานร่วมกันทั่วโลกของนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลกที่เรียกว่า Event Horizon Telescope (EHT) เพื่อสร้างภาพหลุมดำครั้งแรก ซึ่งเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่แกนกลางของดาราจักร M87 ประมาณ 55 ล้าน ปีแสงจากโลก ความสำเร็จที่เสาะหามายาวนานนี้ถือเป็นจุดสังเกตทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม ภาพใดๆ ที่มีความยาวคลื่นเดียวสามารถให้ภาพบางส่วนของปรากฏการณ์ทั้งหมดได้เท่านั้น

Kazuhiro Hada จาก National Astronomical Observatory of Japan กล่าวว่า "เรารู้ว่าภาพแรกโดยตรงของหลุมดำจะแหวกแนว" กล่าวโดย Kazuhiro Hada จากหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติของญี่ปุ่น “แต่เพื่อให้ได้ภาพที่น่าทึ่งนี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด เราต้องรู้ทุกอย่างที่ทำได้เกี่ยวกับพฤติกรรมของหลุมดำในขณะนั้น โดยการสังเกตสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด”

แรงดึงดูดมหาศาลของหลุมดำมวลมหาศาลสามารถให้พลังงานแก่อนุภาคที่เดินทางด้วยความเร็วเกือบเท่าแสงในระยะทางอันกว้างใหญ่ ผลลัพธ์ที่ได้จะทำให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งครอบคลุมช่วงทั้งหมดตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงแสงที่มองเห็นได้ ไปจนถึงรังสีแกมมา

ในวิดีโอนี้ ผลลัพธ์จากกล้องโทรทรรศน์แต่ละตัวในการรณรงค์สังเกตการณ์เผยให้เห็นโครงสร้างที่มองไม่เห็นก่อนหน้านี้และผลกระทบของหลุมดำที่มีต่อสภาพแวดล้อมในพื้นที่ซึ่งมีความยาวตั้งแต่ 1 ถึง 100,000 ปีแสง

Sera Markoff ผู้เขียนร่วมจาก University of Amsterdam กล่าวว่า "การทำความเข้าใจการเร่งอนุภาคเป็นหัวใจสำคัญของความเข้าใจทั้งภาพ EHT และเครื่องบินเจ็ต ในทุก 'สี' “ไอพ่นเหล่านี้สามารถขนส่งพลังงานที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำออกไปจนมีขนาดที่ใหญ่กว่าดาราจักรที่เป็นโฮสต์ เหมือนกับสายไฟขนาดใหญ่ ผลลัพธ์ของเราจะช่วยเราคำนวณปริมาณพลังงานที่ส่งไป และผลกระทบของไอพ่นของหลุมดำที่มีต่อสิ่งแวดล้อม”

เพื่อขยายมุมมองของพวกเขาเกี่ยวกับพื้นที่รอบๆ หลุมดำมวลดวงอาทิตย์ขนาด 6.5 พันล้าน นักวิทยาศาสตร์ได้จัดทำแคมเปญการสังเกตความยาวคลื่นหลายช่วง รวมถึงหอสังเกตการณ์บนพื้นดินและอวกาศ 19 แห่งที่ทำงานที่รังสีแกมมา เอ็กซ์เรย์ และแสงที่มองเห็นได้ และความยาวคลื่นวิทยุ การศึกษาใช้ Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) และ Very Long Baseline Array (VLBA) ของ National Science Foundation

“มีหลายกลุ่มที่อยากเห็นว่าแบบจำลองของพวกเขาตรงกับการสำรวจจำนวนมากหรือไม่ และเรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้เห็นทั้งชุมชนใช้ชุดข้อมูลสาธารณะนี้ เพื่อช่วยให้เราเข้าใจถึงความเชื่อมโยงระหว่างหลุมดำกับเครื่องบินไอพ่นของพวกมันได้ดีขึ้น” ผู้เขียนร่วม Daryl Haggard จาก McGill University กล่าว

การศึกษาใหม่นี้ ซึ่งรายงานใน The Astrophysical Journal Letters เป็นแหล่งข้อมูลที่มีคุณค่าในการช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจฟิสิกส์ว่าหลุมดำของสัตว์ประหลาดดังกล่าวทำงานอย่างไรและส่งผลอย่างมากต่อสภาพแวดล้อมของพวกมัน


กาแล็กซี่ซุปเปอร์โนวา 8217 ที่เต็มไปด้วยแสงดาวและ ‘ซูเปอร์วินด์’

แสงวิทยุ วิทยุสว่าง: เมื่อคุณดู M82 ในช่วงความถี่นี้ กิจกรรมมากมายจะปรากฏขึ้น “ซิการ์กาแล็กซี่” อยู่ห่างจากโลกเพียง 12 ล้านปีแสง และในทุกวันนี้ เป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับการระเบิดซูเปอร์โนวาหรือดาวฤกษ์ที่สว่างจนมือสมัครเล่นสามารถมองเห็นได้ในกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก

ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่และมองดูใจกลางกาแลคซี่ แล้วภาพที่รุนแรงก็ปรากฏขึ้น เรือนเพาะชำดาวสว่างและซากซุปเปอร์โนวาสามารถมองเห็นได้ในภาพนี้จากอาร์เรย์ Karl G. Jansky Very Large Array (นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกแยะสิ่งเหล่านั้นออกจากกันโดยใช้ข้อมูลอื่นจากกล้องโทรทรรศน์)

“ การปล่อยคลื่นวิทยุที่เห็นที่นี่เกิดจากก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนและโดยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กระหว่างดวงดาว” หอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติระบุ

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในภาพนี้ก็คือลำแสงของวัสดุในบริเวณนี้ของ M82 ซึ่งมีความยาวประมาณ 5,200 ปีแสงในพื้นที่ภาคกลางในภาพ “wispy ที่ตรวจไม่พบก่อนหน้านี้เหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับ “superwind” ที่มาจากกิจกรรมที่เป็นตัวเอกทั้งหมดนี้ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงตรวจสอบการเชื่อมโยง

อย่างไรก็ตาม ซูเปอร์โนวา SN 2014J ไม่ปรากฏในภาพนี้เนื่องจากไม่มีการใช้งานในคลื่นวิทยุ คุณสามารถตรวจสอบภาพออปติคัลของมันได้ที่เรื่องราวที่ผ่านมาของ Universe Today


ภาพหลุมดำภาพแรกช่วยทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไปด้วยวิธีใหม่

การจำลองทางที่แสงและสสารเคลื่อนที่ไปรอบๆ หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซี M87 เช่นเดียวกับที่แสดงในที่นี้ ช่วยให้นักฟิสิกส์ระบุขนาดของเงาที่หลุมดำปล่อยบนวัสดุโดยรอบได้ ขนาดนั้นมีความสำคัญในการทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไป

แบ่งปันสิ่งนี้:

1 ตุลาคม 2563 เวลา 11:25 น.

เมื่อมีการเผยแพร่ภาพหลุมดำครั้งแรกในเดือนเมษายน 2019 ภาพดังกล่าวเป็นการยืนยันอันทรงพลังของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ หรือทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ทฤษฎีนี้ไม่เพียงแต่อธิบายวิธีที่สสารแปรปรวนในกาลอวกาศเท่านั้น แต่ยังทำนายการมีอยู่จริงของหลุมดำด้วย ซึ่งรวมถึงขนาดของเงาที่เกิดจากหลุมดำบนจานสว่างของวัตถุที่หมุนรอบวัตถุหนาแน่นบางส่วน ภาพสัญลักษณ์ของหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซี M87 ห่างออกไปประมาณ 55 ล้านปีแสง แสดงให้เห็นว่าเงานั้นใกล้เคียงกับการคาดการณ์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอย่างมากเกี่ยวกับขนาดของมัน (SN: 4/10/19). กล่าวอีกนัยหนึ่ง Einstein พูดถูก - อีกครั้ง

ผลลัพธ์ดังกล่าวซึ่งรายงานโดย Event Horizon Telescope Collaboration ได้ตอบคำถามหนึ่งข้อ: ขนาดของหลุมดำของ M87 สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปหรือไม่

แต่ “เป็นการยากมากที่จะตอบคำถามตรงข้าม: ฉันสามารถปรับแต่งทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้มากเพียงใด และยังสอดคล้องกับการวัด [หลุมดำ] อยู่” Dimitrios Psaltis สมาชิกทีม EHT จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาในทูซอนกล่าว คำถามนั้นเป็นกุญแจสำคัญเพราะยังคงเป็นไปได้ที่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงอื่น ๆ บางทฤษฎีสามารถอธิบายจักรวาลได้ แต่ปลอมแปลงเป็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปใกล้กับหลุมดำ

ลงทะเบียนเพื่อรับข้อมูลล่าสุดจาก ข่าววิทยาศาสตร์

หัวข้อข่าวและบทสรุปล่าสุด ข่าววิทยาศาสตร์ บทความส่งถึงกล่องจดหมายของคุณ

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ 1 ตุลาคมใน จดหมายทบทวนทางกายภาพ, Psaltis และเพื่อนร่วมงานได้ใช้เงาของหลุมดำของ M87 เพื่อก้าวสำคัญในการพิจารณาทฤษฎีทางเลือกเหล่านั้น

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิจัยใช้ขนาดของหลุมดำเพื่อทำการทดสอบ "อันดับสอง" ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่มุ่งเพิ่มความมั่นใจในผลลัพธ์ Lia Medeiros สมาชิกทีม EHT จากสถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงในพรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซี กล่าวว่า "ไม่สามารถทำได้ในระบบสุริยะจริงๆ" เพราะสนามโน้มถ่วงอ่อนเกินไป

นักวิจัยพบว่าเมื่อพวกเขาทำการทดสอบอันดับสองนี้

ผลลัพธ์เทียบเท่ากับการทดลองคลื่นโน้มถ่วง เช่น Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ซึ่งตรวจพบระลอกคลื่นในกาลอวกาศจากการรวมตัวกันของหลุมดำที่มีขนาดเล็กกว่า M87 (SN: 9/16/19). แต่การศึกษาใหม่นี้น่าสนใจเพราะ "เป็นความพยายามครั้งแรกในการจำกัดผลกระทบ [ลำดับที่สอง] ผ่านการสังเกตหลุมดำ" นักฟิสิกส์ Emanuele Berti จาก Johns Hopkins University ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานใหม่กล่าว

โดยทั่วไป นักฟิสิกส์คิดว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นชุดของการแก้ไขหรือส่วนเสริมของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอแซก นิวตัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายว่าส่วนเสริมเหล่านั้นควรเป็นอย่างไร หากการวัดการทำงานของแรงโน้มถ่วงในจักรวาลเบี่ยงเบนไปจากการคาดคะเน นักฟิสิกส์รู้ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด ยิ่งเพิ่มส่วนเสริมหรือปัจจัยในการทดสอบมากเท่าใด ผลลัพธ์ก็จะยิ่งมีความมั่นใจมากขึ้นเท่านั้น

ในสนามโน้มถ่วงที่อ่อนแอ เช่นเดียวกับในระบบสุริยะ นักฟิสิกส์สามารถทดสอบว่าการเติม "ลำดับแรก" ในสมการของนิวตันนั้นสอดคล้องกับสัมพัทธภาพทั่วไปหรือไม่ ส่วนเพิ่มเติมเหล่านี้เกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่ของแสงและมวลในกาลอวกาศที่บิดเบี้ยวอย่างไร หรือแรงโน้มถ่วงทำให้เวลาไหลช้าลงอย่างไร

แง่มุมของแรงโน้มถ่วงเหล่านั้นได้รับการทดสอบด้วยวิธีที่แสงของดาวเบี่ยงเบนไปในช่วงสุริยุปราคาและวิธีที่แสงเลเซอร์ส่งไปยังยานอวกาศที่บินออกจากดวงอาทิตย์ใช้เวลานานกว่าที่คาดไว้เพื่อกลับสู่โลก (SN: 5/29/19). สัมพัทธภาพทั่วไปผ่านไปทุกครั้ง

แต่ต้องใช้สนามโน้มถ่วงอย่างแรง เช่น รอบหลุมดำของ M87 เพื่อทำให้การทดสอบดีขึ้น

ผลลัพธ์ใหม่นี้น่าผิดหวังเล็กน้อยสำหรับนักฟิสิกส์ที่หวังว่าจะพบรอยร้าวในทฤษฎีของไอน์สไตน์ การหาค่าเบี่ยงเบนจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปสามารถชี้ทางไปสู่ฟิสิกส์ใหม่ได้ หรืออาจช่วยรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ฟิสิกส์ของกลศาสตร์ขนาดใหญ่มาก และกลศาสตร์ควอนตัม ทฤษฎีชั้นนำที่อธิบายฟิสิกส์ของอนุภาคขนาดเล็กมาก เช่น อนุภาคและอะตอมของอะตอม (SN: 3/30/20). ข้อเท็จจริงที่ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปยังคงไม่ยอมโค้งงอคือ “ความกังวลสำหรับพวกเราที่อายุมากพอที่จะหวังว่าจะได้คำตอบในช่วงชีวิตของเรา” Psaltis กล่าว

แต่มีความหวังว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอาจยังคงล้มเหลวรอบๆ หลุมดำ การศึกษาครั้งใหม่นี้ทำให้กล่องของวิธีการที่เป็นไปได้สำหรับทฤษฎีที่จะแบ่งย่อยให้เล็กลง “แต่เราไม่ได้ทำให้มันเล็กลง” Medeiros กล่าว การศึกษานี้เป็น "การพิสูจน์แนวคิดที่แสดงให้เห็นว่า EHT สามารถทำได้ ... แต่นี่เป็นเพียงขั้นตอนหนึ่งในหลายๆ ขั้น"

การสังเกตการณ์ในอนาคตจาก EHT จะทำให้การทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไปแม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับภาพที่ยังไม่เผยแพร่ของ Sgr A* ซึ่งเป็นหลุมดำที่ใจกลางทางช้างเผือก ด้วยการวัดมวลของ Sgr A* ที่แม่นยำกว่าหลุมดำมวลมหาศาลอื่นๆ ภาพนั้นอาจทำให้กล่องรอบทฤษฎีมีขนาดเล็กลง หรือทำให้ช่องเปิดกว้างขึ้น

คำถามหรือความคิดเห็นเกี่ยวกับบทความนี้? ส่งอีเมลถึงเราที่ [email protected]

การอ้างอิง

D. Psaltis และคณะ การทดสอบความโน้มถ่วงเหนือกว่าคำสั่งแรกหลังนิวตันด้วยเงาของหลุมดำ M87 จดหมายทบทวนทางกายภาพ. เผยแพร่ออนไลน์ 1 ตุลาคม 2020 ดอย:10.1103/PhysRevLett.125.141104

เกี่ยวกับ Lisa Grossman

Lisa Grossman เป็นนักเขียนด้านดาราศาสตร์ เธอสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีด้านดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนล และประกาศนียบัตรบัณฑิตด้านการเขียนวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ เธออาศัยอยู่ใกล้บอสตัน


รูปแบบลึกลับของ 'วิทยุกระจายเสียงจักรวาล' จากกาแล็กซีอันไกลโพ้นซ้ำแล้วซ้ำอีกทุกๆ 157 วัน นักวิทยาศาสตร์กล่าว

หนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ของดาราศาสตร์สมัยใหม่ได้รับการเปิดเผยหลังจากการสังเกตเป็นเวลานานห้าปีพบว่ารูปแบบการทำซ้ำในสัญญาณวิทยุที่มาจากกาแลคซีแคระขนาดเล็กประมาณสามพันล้านปีแสงจากโลก

มันเกิดขึ้นจากการศึกษาสถานที่สำคัญอีกเรื่องหนึ่งเกี่ยวกับการระเบิดทางวิทยุอย่างรวดเร็ว (FRBs) ซึ่งเป็นหนึ่งในหัวข้อที่ร้อนแรงที่สุดในดาราศาสตร์ พัลส์วิทยุที่สั้นมากแต่สว่าง ตรวจพบ FRB เป็นครั้งแรกในปี 2550 โดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Parkes ในออสเตรเลีย

การแผ่รังสีที่มีพลังมหาศาลเหล่านี้ในสเปกตรัมวิทยุใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที ส่วนใหญ่เกิดขึ้นครั้งเดียว

แม้ว่าคาดว่า FRB หลายพันตัวจะมาจากห้วงอวกาศทุกวัน และจากทุกทิศทาง มี FRB 121102 และ FRB 180916.J10158+56 ที่น่าสนใจเป็นพิเศษจากทุกทิศทาง

พบครั้งแรกในปี 2014 โดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ในเปอร์โตริโก FRB 121102 ถูกตรวจพบอีกครั้งในปี 2016 เพื่อให้เป็นสัญญาณเดียวที่เกิดขึ้นมากกว่าหนึ่งครั้ง

มีดาวเคราะห์ดวงอื่นเพียงดวงเดียวในกาแล็กซีของเราที่อาจดูเหมือนโลก นักวิทยาศาสตร์กล่าว

ในภาพ: พระจันทร์เต็มดวง "ซูเปอร์สตรอเบอรี่" ส่องประกายระยิบระยับเมื่อพระจันทร์เต็มดวงดวงแรกที่ใหญ่ที่สุดและสว่างที่สุดในฤดูร้อนลอยต่ำ

29 อารยธรรมเอเลี่ยนอัจฉริยะอาจพบเราแล้ว นักวิทยาศาสตร์กล่าว

การสังเกตการณ์ดังกล่าวทำให้นักดาราศาสตร์ต้องทบทวนทฤษฎีที่ว่า FRB เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นครั้งเดียวที่เกี่ยวข้องกับดาวฤกษ์ที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา หรือเหตุการณ์ภัยพิบัติอื่นๆ

ตั้งแต่นั้นมา มีการค้นพบ "ตัวทำซ้ำ" อีก 19 ตัว

ตอนนี้กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ในสหราชอาณาจักรซึ่งเป็นหอดูดาว Jodrell Bank ที่เพิ่งเปิดใหม่ในเมือง Cheshire ได้เปิดเผยอย่างชัดเจนว่าเกิดอะไรขึ้นกับ FRB 121102 โดยการตรวจจับการระเบิดอีก 32 ครั้งในระยะเวลาห้าปีซึ่งดูเหมือนว่าจะทำซ้ำในรูปแบบที่สำคัญ

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติที่นำโดยนักดาราศาสตร์ Jodrell Bank ใช้กล้องโทรทรรศน์ Lovell ขนาด 76 เมตรอันเป็นสัญลักษณ์ และมีบทความใหม่เกี่ยวกับแคมเปญการตรวจสอบวิทยุระยะยาวของพวกเขาซึ่งเผยแพร่ในสัปดาห์นี้ใน ประกาศประจำเดือนของราชสมาคมดาราศาสตร์.

ทีมค้นพบว่าคลื่นวิทยุระเบิดแต่ละครั้งจาก FRB 121102 กินเวลาประมาณ 90 วัน ตามด้วยช่วงเวลาเงียบ 67 วัน พฤติกรรมเดิมจะเกิดขึ้นซ้ำทุกๆ 157 วัน ก่อนหน้านี้ไม่มีการระบุรูปแบบพื้นฐานในการทำซ้ำ และหมายความว่านักดาราศาสตร์สามารถคาดการณ์ได้ว่า FRB 121102 จะ "เปิด" หรือ "ปิด" เมื่อใด

เป็นเบาะแสที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับที่มาของ FRB

นักดาราศาสตร์คิดว่ารูปแบบที่พวกเขาสังเกตเห็นแสดงให้เห็นว่าการระเบิดอันทรงพลังเหล่านี้เชื่อมโยงกับ:

(ดังนั้นอาจไม่ได้ตั้งใจออกอากาศทางวิทยุจากอารยธรรมต่างดาวในอวกาศ)

Dr. Kaustubh Rajwade จาก The University of Manchester ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยใหม่กล่าวว่า "นี่เป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นเนื่องจากเป็นเพียงระบบที่สองที่เราเชื่อว่าเราเห็นการปรับนี้ในกิจกรรมต่อเนื่อง" “การตรวจจับคาบเป็นข้อจำกัดที่สำคัญเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการระเบิด และวัฏจักรกิจกรรมอาจโต้แย้งกับดาวนิวตรอนที่อยู่ก่อน”

ดาวนิวตรอนคือแกนกลางที่ยุบตัวของดาวยักษ์ ซึ่งเป็นผลมาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา คิดว่าแกนที่โคลงเคลงของดาวนิวตรอน (คิดว่าเป็นยอดที่หมุนได้) อาจเป็นสาเหตุของ FRB 121102 แต่ข้อมูลใหม่ชี้ให้เห็นว่าไม่เป็นเช่นนั้น

ช่วงเวลาของรูปแบบการทำซ้ำของ FRB 121102 เป็นเรื่องน่าประหลาดใจอย่างยิ่งที่มันยาวนานกว่ารูปแบบ 16 วันของ "ตัวทวน" ที่น่าสนใจจริงๆ เกือบ 10 เท่า—FRB 180916.J10158+56 ซึ่งเพิ่งค้นพบโดยการทำแผนที่ความเข้มของไฮโดรเจนของแคนาดาเมื่อเร็วๆ นี้ กล้องโทรทรรศน์ทดลอง (CHIME) ในแคนาดา

Duncan Lorimer รองคณบดีฝ่ายวิจัยของมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย กล่าวว่า "การค้นพบที่น่าตื่นเต้นนี้เน้นว่าเรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของ FRBs พร้อมกับนักศึกษาปริญญาเอก Devansh Agarwal เขาช่วยพัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์ข้อมูลที่นำไปสู่การค้นพบ "จำเป็นต้องมีการสังเกตเพิ่มเติมเกี่ยวกับ FRB จำนวนมากเพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนขึ้นเกี่ยวกับแหล่งที่มาเป็นระยะเหล่านี้และชี้แจงที่มาของพวกมัน"


ทำไมเราถึงชอบ Samsung Galaxy S10e

Samsung Galaxy S10e นำเสนอบางสิ่งที่เราได้ยินผู้อ่านของเราโห่ร้องค่อนข้างบ่อย ลักษณะเด่นที่สุดของอุปกรณ์ที่เราไม่เห็นมากจากผู้ผลิต Android ในปัจจุบันคือขนาด Galaxy S10e ค่อนข้างเล็กสำหรับสมาร์ทโฟนปี 2019

ทุกวันนี้ สมาร์ทโฟนส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่มาก คาดว่า Galaxy S20 Ultra จะมีหน้าจอขนาด 6.9 นิ้ว ทำให้พื้นที่แสดงผลใกล้เคียงกับ Nexus 7 ยาเม็ด ตั้งแต่ต้นปี 2553 จอแบนของ Galaxy S10e’s 8217 โอเวอร์คล็อกที่เพียง 5.8 นิ้ว ด้วยขนาดตัวเครื่อง 142.2 x 69.9 x 7.9 มม. ทำให้มีขนาดเล็กจนรู้สึกกะทัดรัดแต่ใหญ่จนไม่รู้สึกเล็ก

โดยปกติ เมื่อผู้ผลิตใช้เวลาในการส่งมอบโทรศัพท์ที่มีขนาดเล็กกว่า พวกเขาจะดันสเปกของมันลงไปที่ระดับกลางที่ต่ำกว่า ไม่เป็นเช่นนั้นสำหรับ Samsung Galaxy S10e เนื่องจากมาพร้อมกับโปรเซสเซอร์ Qualcomm ซึ่งเป็นเรือธงล่าสุดคือ Snapdragon 855 มี RAM ขั้นต่ำ 6GB ที่เก็บข้อมูลภายใน 128GB และระบบกล้องสองเลนส์ที่ด้านหลัง . มันยังมีแจ็คหูฟังและช่องเสียบ microSD สองคุณสมบัติที่ผู้อ่านของเราดูเหมือนจะชอบด้วยความหลงใหลที่ร้อนแรง

ในที่สุด S10e ก็มาพร้อมกับสีสันต่างๆ ที่สวยงาม รวมถึงสีเหลืองตัวหนาที่คุณเห็นด้านบน อันที่จริงมันมีตัวเลือกสีมากกว่าพี่น้องที่มีราคาแพงกว่า

ยิ่งไปกว่านั้น Samsung Galaxy S10e เริ่มต้นเพียง 749 ดอลลาร์ (คุณสามารถซื้อได้ในราคาถูกกว่า 100 ดอลลาร์ในตอนนี้) นั่นเป็นราคาที่เหลือเชื่อสำหรับโทรศัพท์ที่มีคุณสมบัติมากมาย ไม่ต้องพูดถึงรุ่นที่มีการแข่งขันกันเพียงเล็กน้อยในด้านขนาดและการออกแบบ ตอนนี้ฉันกำลังเขียนทุกอย่างออกมา มันยากที่จะจินตนาการว่า Galaxy S10e ไม่ใช่หนึ่งในโทรศัพท์ที่ขายดีที่สุดแห่งปี


Messier 87: ราศีกันย์ A

Messier 87 (M87) หรือที่รู้จักในชื่อ Virgo A หรือ Smoke Gun เป็นดาราจักรวงรีวงรียักษ์ที่ตั้งอยู่ในแกนกลางของกระจุก Virgo ในกลุ่มดาวทางใต้ของราศีกันย์ ดาราจักรมีขนาดปรากฏ 9.59 และอยู่ห่างจากโลก 53.5 ล้านปีแสง มีการกำหนด NGC 4486 ในแค็ตตาล็อกทั่วไปใหม่

ราศีกันย์ A มีพื้นที่ 7.2 x 6.8 arc นาทีของท้องฟ้าที่ชัดเจน ซึ่งสอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงเส้น 120,000 ปีแสง ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับทางช้างเผือกโดยประมาณ เป็นดาราจักรที่สว่างที่สุดเป็นอันดับสองทางตอนเหนือของกระจุกดาวกันย์ รองจากเมสไซเออร์ 49 เท่านั้น

สามารถสังเกต M87 ได้ในกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กและขนาดกลาง สิ่งเหล่านี้เผยให้เห็นแกนกลางของดาราจักรซึ่งมีขนาดประมาณ 45 อาร์ควินาที เครื่องบินเจ็ตที่เล็ดลอดออกมาจากนิวเคลียสของ M87 นั้นมองเห็นได้ยากหากไม่มีอุปกรณ์ถ่ายภาพ

ในกล้องส่องทางไกล 10 และ 21550 M87 ปรากฏเป็นแสงจาง ๆ เท่านั้น กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กแสดงลูกบอลแสงที่คลุมเครือ มีรูปร่างเป็นวงรี โดยมีจุดศูนย์กลางที่สว่างกว่าเล็กน้อย เนื่องจากเป็นดาราจักรวงรี ราศีกันย์ A จึงแทบไม่มีลักษณะเฉพาะแม้ในกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่

Messier 87 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ภาพ: NASA/ESA

Messier 87 ตั้งอยู่ใกล้ชายแดนกับกลุ่มดาว Coma Berenices และสามารถพบได้เพียงครึ่งทางจากดาวที่สว่างสดใส Denebola ใน Leo ถึง Vindemiatrix ใน Virgo ดาราจักรวงรีอีกแห่งคือ Messier 89 อยู่ห่างออกไปทางตะวันออกเฉียงเหนือเพียงองศาเดียว ขณะที่ Messier 84 และ Messier 86 อยู่ห่างออกไปทางตะวันตกเฉียงเหนือของ M87 ประมาณ 1.5 องศา ราศีกันย์ยังสามารถระบุตำแหน่งได้โดยใช้คู่ M84/M86 ซึ่งอยู่เกือบกึ่งกลางระหว่าง Denebola และ Vindemiatrix รูปวงรีที่จางกว่าสองอันคือ NGC 4476 และ NGC 4378 สามารถมองเห็นได้ในมุมมองภาพพลังงานต่ำเช่นเดียวกับ M87 ดาราจักรอื่นๆ ในบริเวณใกล้เคียง ได้แก่ NGC 4478, NGC 4486A และ NGC 4486B ช่วงเวลาที่ดีที่สุดของปีในการสังเกต M87 และดาราจักรอื่นๆ ในกระจุกดาวกันย์คือช่วงฤดูใบไม้ผลิ

Messier 87 เป็นหนึ่งในกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุด ใหญ่ที่สุด และสว่างที่สุดในจักรวาล มีมวลประมาณเกือบ 2.7 ล้านล้านมวลดวงอาทิตย์และขนาดสัมบูรณ์ประมาณ -22 กาแล็กซีมีดาวฤกษ์อย่างน้อย 1 ล้านล้านดวง ดาวฤกษ์ก่อตัวเพียงเศษเสี้ยวของมวลดาราจักร M87 มีอัตราส่วนมวลต่อความส่องสว่างโดยประมาณ 6.3 ซึ่งหมายความว่าประมาณหนึ่งในหกของมวล M87’ อยู่ในรูปของดาวฤกษ์ มวลรวมของดาราจักรอาจมีมากกว่าทางช้างเผือกถึง 200 เท่า แม้ว่าดาราจักรจะมีขนาดใกล้เคียงกัน

ดาราจักรวงรีขนาดยักษ์มักเกิดขึ้นหลังจากการรวมตัวของดาราจักรชนิดก้นหอยขนาดใหญ่ เช่น ทางช้างเผือก ดาราจักรวงรีมีจำนวนมากกว่าประเภทอื่นๆ ในภาคกลางของกระจุกดาวราศีกันย์ และในขณะที่สมาชิกในกระจุกเคลื่อนไปยังแกนกลางและการรวมตัวของดาราจักร M87 จะมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่านั้น

รัศมีขนาดใหญ่รอบกาแล็กซีรูปไข่ขนาดยักษ์ Messier 87 ปรากฏบนภาพที่ลึกมากนี้ แสงที่มากเกินไปบริเวณมุมบนขวาของรัศมีนี้ และการเคลื่อนที่ของเนบิวลาดาวเคราะห์ในดาราจักร เป็นสัญญาณสุดท้ายที่เหลืออยู่ของดาราจักรขนาดกลางที่เพิ่งชนกับ Messier 87 ภาพนี้ยังเผยให้เห็นดาราจักรอื่นๆ ที่กำลังก่อตัว กลุ่มราศีกันย์ ซึ่งเมซีเย 87 เป็นสมาชิกที่ใหญ่ที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดาราจักรทั้งสองที่ด้านบนขวาของเฟรมมีชื่อเล่นว่า “ดวงตา“ ภาพ: Chris Mihos (มหาวิทยาลัย Case Western Reserve)/ESO

ปัจจุบัน M87 ยังคงเป็นดาวแคระโดย IC 1101 ซึ่งเป็นดาราจักรวงรีขนาดยักษ์ที่ใจกลางกระจุก Abell 2029 และเป็นดาราจักรที่สว่างที่สุดในกลุ่ม IC 1101 เป็นกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลที่รู้จัก นอกจากนี้ยังตั้งอยู่ในกลุ่มดาวราศีกันย์ ด้วยขนาดเกือบสามเท่าของ M87 และเป็นที่อยู่ของดาวฤกษ์ประมาณสี่เท่า อย่างไรก็ตาม IC 1101 อยู่ห่างจากโลกมากกว่าหนึ่งพันล้านปีแสงหรือห่างจาก M87 ถึง 20 เท่า

ภาพถ่ายที่เปิดรับแสงเป็นเวลานานเผยให้เห็นว่าราศีกันย์ A ขยายออกไปไกลเกินกว่า 120,000 ปีแสง แสดงให้เห็นว่าบริเวณรอบนอกของดาราจักรนั้นค่อนข้างยาวมากกว่าที่จะเป็นวงกลม และครอบครองพื้นที่มากกว่าครึ่งองศามากกว่าพระจันทร์เต็มดวง ขนาดที่เห็นได้ชัดนี้สอดคล้องกับการขยายเชิงพื้นที่มากกว่า 1 ล้านปีแสง บริเวณรอบนอกของ M87 นั้นบิดเบี้ยวอย่างมาก ซึ่งน่าจะเป็นผลมาจากการเผชิญหน้ากับดาราจักรอื่นในบริเวณใกล้เคียง โดยที่ M87 ขนาดยักษ์ดูดซับวัสดุจากสมาชิกกระจุกดาวขนาดเล็กลงสู่บริเวณเหล่านี้

เครื่องบินเจ็ตที่ขับเคลื่อนด้วยหลุมดำของอิเล็กตรอนและอนุภาคย่อยของอะตอมไหลมาจากใจกลางกาแล็กซี่ M87 ภาพ: NASA และทีม Hubble Heritage (STScI/AURA)

ดาราจักรมีเจ็ตพลาสมาที่มีพลังพุ่งออกมาจากแกนกลางของมันและแผ่ออกไปด้านนอกอย่างน้อย 4,900 ปีแสง เครื่องบินเจ็ตประกอบด้วยวัสดุก๊าซที่ถูกขับออกจากนิวเคลียสของดาราจักรและเดินทางด้วยความเร็วเชิงสัมพันธ์ การสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปี 2542 เปิดเผยว่าเครื่องบินเจ็ตเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงสี่ถึงหกเท่า เมฆก๊าซมีการเคลื่อนที่แบบซุปเปอร์ลูมินาลที่ชัดเจน ซึ่งน่าจะเป็นภาพมายาที่เกิดจากการที่ไอพ่นชี้มาทางเรา การค้นพบการเคลื่อนที่ดังกล่าวสนับสนุนทฤษฎีที่ว่าควาซาร์ ดาราจักรวิทยุ และวัตถุ BL Lacertae แท้จริงแล้วอาจเป็นดาราจักรที่ทำงานอยู่ ซึ่งมองเห็นได้จากมุมมองที่แตกต่างกันเท่านั้น

ลำดับภาพซึ่งถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA/ESA ในช่วงระยะเวลา 13 ปี เผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของไอพ่นก๊าซร้อนจากหลุมดำในดาราจักรรี M87 ขนาดยักษ์
The observations show that the river of plasma, travelling at nearly the speed of light, may follow the spiral structure of the black hole’s magnetic field, which astronomers think is coiled like a helix. The magnetic field is believed to arise from a spinning accretion disc of material around a black hole. Although the magnetic field cannot be seen, its presence is inferred by the confinement of the jet along a narrow cone emanating from the black hole. The visible portion of the jet extends for some 5000 light-years. M87 resides at the centre of the neighbouring Virgo cluster of roughly 2000 galaxies, located 50 million light-years away.
The images are part of a time-lapse movie that reveals changes in the jet from 1995 to 2007. They were taken by Hubble’s Advanced Camera for Surveys in 2006 and the Wide Field Planetary Camera 2 in 1995, 1998, 2001, and 2007. Image: NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, S.T. Sohn, and R. van der Marel (STScI), C. Norman (Johns Hopkins University), and M. Nakamura (Academia Sinica)

The only person who was able to see the jet visually, without the aid of photography, before 1991, was the Ukrainian-American astronomer Otto Struve, who used the 100-inch Hooker telescope at the Mount Wilson Observatory in Los Angeles to observe the galaxy. Today, the jet can be seen in large amateur telescopes under exceptionally clear and dark skies.

The giant jet was first detected by the American astronomer Heber Curtis of the Lick Observatory in California in 1918. Curtis also noted that M87 does not have a spiral structure.

In 1966, American astronomer Halton Arp discovered a second jet pointing in the opposite direction, and included M87 in his Atlas of Peculiar Galaxies as Arp 152.

The energy jet of M87. Glow is caused by synchrotron radiation, high-energy electrons moving along a spiral track along the magnetic field, first discovered in 1956 by Geoffrey R. Burbidge’a in M87, confirming predictions Hannes Alfvén and Nicolai Herlofsona of 1950 and Iosif Samuilovicha Shklovskyego 1953. Images – X-ray: H. Marshall (MIT), et al., CXC, NASA
Radio: F. Zhou, F. Owen (NRAO), J. Biretta (STScI)
Optical: E. Perlman (UMBC), et al., STScI, NASA

The Virgo Cluster is divided into at least three subgroups centred on the galaxies M87, M49 and M86. The subsystem centred around M87 is known as Virgo A and the one associated with M49 as Virgo B. The region around M87 is heavily populated by elliptical and S0-type galaxies and there is a chain of ellipticals aligned with M87’s jet.

Messier 86 and Messier 87 are believed to be moving toward each other and heading for their first encounter. M87 may have interacted with M84 in the past, which would explain M87’s truncated halo. However, the truncation may also be a result of contraction caused by unseen mass falling into the galaxy from the rest of the cluster. The unseen mass may be the hypothesized dark matter. Another possible cause of the truncation may be early feedback from M87’s active galactic nucleus, which may have affected the halo formation.

Messier 84, Messier 86 and Messier 87. Image: Wikisky

The stars in Virgo A have a spherically symmetric distribution and the most densely populated regions are those closest to the galaxy’s core. The density decreases with increasing distance from the centre.

Virgo A contains a supermassive black hole with an estimated mass of 6.5 billion solar masses, one of the most massive black holes known. The object, positioned within the central 60 light years of the galaxy’s core, is orbited by a disk of ionized gas which is rotating at velocities of up to 1,000 km/s. The disk has a diameter of up to 0.39 light years (0.12 parsecs) and is oriented perpendicular to the relativistic jet emerging from M87’s nucleus.

The central supermassive black hole is a strong source of radiation in multiple wavelengths, especially radio waves. It is the main component of M87’s active galactic nucleus, which is sometimes known as the Smoking Gun. Observations have indicated that the black hole may be offset from the galaxy’s centre by about 25 parsecs in the direction opposite to the jet. This may suggest that the jet accelerated the black hole away from the galaxy’s centre or that the black hole was displaced as a result of a merger with another galaxy.

This image shows the eruption of a galactic “super-volcano” in the massive galaxy M87, as witnessed by NASA’s Chandra X-ray Observatory and NSF’s Very Large Array (VLA). The cluster surrounding M87 is filled with hot gas glowing in X-ray light (and shown in blue) that is detected by Chandra. As this gas cools, it can fall toward the galaxy’s centre where it should continue to cool even faster and form new stars. However, radio observations with the VLA (red) suggest that in M87 jets of very energetic particles produced by the black hole interrupt this process. These jets lift up the relatively cool gas near the centre of the galaxy and produce shock waves in the galaxy’s atmosphere because of their supersonic speed. Image – X-ray: NASA/CXC/KIPAC/N. Werner et al Radio: NSF/NRAO/AUI/W. Cotton

Messier 87 has an enormous population of globular clusters, with an estimated number of 12,000 globulars, revealed in a survey conducted in 2006. For comparison, the Milky Way contains about 150 to 200 globulars.

The first ever hypervelocity globular cluster was detected in M87. Named HVGC-1, the cluster was discovered escaping the galaxy. The discovery indicates that the galaxy has not one but two central supermassive black holes as a result of a collision with another galaxy in the distant past.

Almost a hundred ultra-compact dwarfs have been identified in M87. Ultra-compact dwarfs are similar to globular clusters, but have a diameter of 33 light years or more. It is unclear whether they are a new class of globulars or dwarf galaxies absorbed by M87.

Messier 87 is one of the brightest known radio sources in the sky. A strong radio source coinciding with the position of M87 was detected in 1947 and labelled Virgo A. The source was identified as M87 by 1953, with the relativistic jet emanating from the galaxy’s core suggested as a likely cause.

Virgo Cluster. Image: Wikisky

Messier 87 is also a strong source of X-ray emissions. It is positioned near the centre of a hot, X-ray emitting cloud that extends far over the Virgo Cluster. The X-ray emissions have destroyed most of the interstellar dust, leaving only about 70,000 solar masses of dusty material in M87, which is less than that found in the Milky Way, which contains about 108 million solar masses of dust.

Virgo X-1, the first extragalactic X-ray source, was detected in April 1965. It was the first source of radio emission discovered in the constellation Virgo.

Messier 87 is also a very strong source of gamma rays, which have been observed in the galaxy since the late 1990s. Observations with the HESS Cherenkov telescopes in 2006 revealed that the gamma ray flux changes over a matter of days. The short period variations make the region immediately surrounding the central supermassive black hole the most likely candidate for the gamma ray source.

[top left] – This radio image of the galaxy M87, taken with the Very Large Array (VLA) radio telescope in February 1989, shows giant bubble-like structures where radio emission is thought to be powered by the jets of subatomic particles coming from the galaxy’s central black hole. The false color corresponds to the intensity of the radio energy being emitted by the jet. M87 is located 50 million light-years away in the constellation Virgo.
[top right] – A visible light image of the giant elliptical galaxy M87, taken with NASA Hubble Space Telescope’s Wide Field Planetary Camera 2 in February 1998, reveals a brilliant jet of high-speed electrons emitted from the nucleus (diagonal line across image). The jet is produced by a 3-billion-solar-mass black hole.
[bottom] – A Very Long Baseline Array (VLBA) radio image of the region close to the black hole, where an extragalactic jet is formed into a narrow beam by magnetic fields. The false color corresponds to the intensity of the radio energy being emitted by the jet. The red region is about 1/10 light-year across. The image was taken in March 1999.
Credit: NASA, National Radio Astronomy Observatory/National Science Foundation, John Biretta (STScI/JHU), and Associated Universities, Inc.

Edwin Hubble categorized M87 as an elliptical extra-galactic nebula with no apparent elongation in 1926. At the time, M87 was the only elliptical nebula with resolvable stars. By 1931, Hubble identified it as a member of the Virgo Cluster. M87 was not identified as an E0-type galaxy until 1956. The classification was later modified to E0p, with the ‘p’ suffix indicating a peculiar galaxy, referring to its jet.

Virgo A is also classified as a type-cD galaxy, a supergiant D class galaxy, one with an elliptical-like nucleus and an extensive dustless envelope.

In June 2015, observations with the FLAMES spectrograph on ESO’s Very Large Telescope revealed that M87 has absorbed an entire medium-sized galaxy in the last billion years. Astronomers tracked the motions of 300 planetary nebulae and found evidence of both the merger and of excess light coming from the remains of the smaller galaxy. Some of the nebulae in M87’s enormous halo were discovered to be moving toward us while others were receding. A large portion of M87’s outer halo now appears twice as bright as it would if the merger had not occurred and the stars absorbed from the smaller galaxy are scattered over a region about 100 times larger than the entire absorbed galaxy was. The galaxy is believed to have been a star forming spiral because the collision added some younger, bluer stars to M87.

Virgo A was discovered by Charles Messier on March 18, 1781, along with seven other members of the Virgo Cluster – M84, M85, M86, M88, M89, M90 and M91 – and the globular cluster M92, located in the constellation Hercules. Messier noted:

Nebula without star, in Virgo, below & very near a star of eighth magnitude, the star having the same Right Ascension as the nebula, & its Declination was 13d 42′ 21″ north. This nebula appears at the same luminosity as the two nebulae Nos. 84 and 86.

John Herschel catalogued M87 as h 1301 and later added it to the General Catalogue as GC 3035. He described the object as “very bright very large round much brighter toward the middle.”

Heber Curtis photographed M87 with the Crossley Reflector at the Lick Observatory and offered the following description:

NGC 4486, RA=12:25.8, Dec=+12:57. Exceedingly bright the sharp nucleus shows well in 5m exposure. The brighter central portion is about 0.5′ in diameter, and the total diameter is about 2′ nearly round. No spiral structure is discernible. A curious straight ray lies in a gap in the nebulosity in p.a. 20deg, apparently connected with the nucleus by a thin line of matter. The ray is brightest at its inner end, which is 11″ from the nucleus. 20 s.n.

FACTS

Object: Galaxy
Type: Elliptical
Class: E+0-1 pec, NLRG Sy
Designations: Messier 87, M87, NGC 4486, Virgo A, Smoking Gun, Virgo X-1, PGC 41361, UGC 7654, Arp 152, VCC 1316, 3C 274, 3U 1228+12, 1A 1228+12, GIN 800, H 1227+12, CTA 54, DA 325, DB 85, 2E 2744, 2E 1228.2+1240, GALEX J123049.4+122328, IRAS 12282+1240, 2MASX J12304942+1223279, MCG+02-32-105, MRC 1228+126, NRAO 401, NRL 8, PKS 1228+12, VPC 771
Features: Enormous relativistic jet
Constellation: Virgo
Right ascension: 12h 30m 49.42338s
Declination: +12°23󈧠.0439”
Distance: 53.5 million light years (16.40 megaparsecs)
Number of stars: 1 trillion
Apparent magnitude: +9.59
Absolute magnitude: -22
Apparent dimensions: 7′.2 x 6′.8
Radius: 60,000 light years
Redshift: 0.004360
Heliocentric radial velocity: 1,307 km/s
Galactocentric velocity: 1,254 km/s

LOCATION

Messier 87 location. Image: IAU and Sky & Telescope magazine (Roger Sinnott & Rick Fienberg)


Incredible Light Show: Gas Jet Flaring From M87’s Black Hole

[/caption]
Sometimes reality is stranger than fiction. The Hubble Space Telescope has been keeping an eye on the very active galaxy M87 for years, and has now captured a flare-up in a jet of matter blasting from the galaxy’s monster black hole. This 5,000-light-year-long, narrow beam of radiation and plasma is as bright as a Star Wars light saber and as destructive as the Death Star. This extragalactic jet is being fueled and ejected from the vicinity of a monster black hole that is 3 billion times the mass of our Sun. “I did not expect the jet in M87 or any other jet powered by accretion onto a black hole to increase in brightness in the way that this jet does,” says astronomer Juan Madrid of McMaster University in Hamilton, Ontario. “It grew 90 times brighter than normal. But the question is, does this happen to every single jet or active nucleus, or are we seeing some odd behavior from M87?”


The outburst is coming from a blob of matter, called HST-1, embedded in the jet, a powerful narrow beam of hot gas produced by the supermassive black hole residing in the core of this giant elliptical galaxy. HST-1 is so bright that it is outshining even M87’s brilliant core, whose monster black hole is one of the most massive yet discovered.

The glowing gas clump has taken astronomers on a rollercoaster ride of suspense. Astronomers watched HST-1 brighten steadily for several years, then fade, and then brighten again. They say it’s hard to predict what will happen next.

Hubble has been following the surprising activity for seven years, providing the most detailed ultraviolet-light view of the event. Other telescopes have been monitoring HST-1 in other wavelengths, including radio and X-rays. The Chandra X-ray Observatory was the first to report the brightening in 2000. HST-1 was first discovered and named by Hubble astronomers in 1999. The gas knot is 214 light-years from the galaxy’s core.

The flare-up may provide insights into the variability of black hole jets in distant galaxies, which are difficult to study because they are too far away. M87 is located 54 million light-years away in the Virgo Cluster, a region of the nearby universe with the highest density of galaxies.
Hubble gives astronomers a unique near-ultraviolet view of the flare that cannot be accomplished with ground-based telescopes. “Hubble’s sharp vision allows it to resolve HST-1 and separate it from the black hole,” Madrid explains.

Despite the many observations by Hubble and other telescopes, astronomers are not sure what is causing the brightening. One of the simplest explanations is that the jet is hitting a dust lane or gas cloud and then glows due to the collision. Another possibility is that the jet’s magnetic field lines are squeezed together, unleashing a large amount of energy. This phenomenon is similar to how solar flares develop on the Sun and is even a mechanism for creating Earth’s auroras.

The disk around a rapidly spinning black hole has magnetic field lines that entrap ionized gas falling toward the black hole. These particles, along with radiation, flow rapidly away from the black hole along the magnetic field lines. The rotational energy of the spinning accretion disk adds momentum to the outflowing jet.
Gas jet from M87. Credit: NASA, ESA, and J. Madrid (McMaster University)
Madrid assembled seven years’ worth of Hubble archival images of the jet to capture changes in the HST-1’s behavior over time. Some of the images came from observing programs that studied the galaxy, but not the jet.

He found data from the Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) that showed a noticeable brightening between 1999 and 2001. In images from 2002 to 2005, HST-1 continued to rise steadily in brightness. In 2003 the jet knot was more brilliant than M87’s luminous core. In May 2005 HST-1 became 90 times brighter than it was in 1999. After May 2005 the flare began to fade, but it intensified again in November 2006. This second outburst was fainter than the first one.

“By watching the outburst over several years, I was able to follow the brightness and see the evolution of the flare over time,” Madrid says. “We are lucky to have telescopes like Hubble and Chandra, because without them we would see the increase in brightness in the core of M87, but we would not know where it was coming from.”

Madrid hopes that future observations of HST-1 will reveal the cause of the mysterious activity. “We hope the observations will yield some theories that will give us some good explanations as to the mechanism that is causing the flaring,” Madrid says. “Astronomers would like to know if this is an intrinsic instability of the jet when it plows its way out of the galaxy, or if it is something else.”

The study’s results are published in the April 2009 issue of the Astronomical Journal.


Peer Deep Within the Large Magellanic Cloud

By: Sean Walker April 18, 2019 2

รับบทความแบบนี้ที่ส่งไปยังกล่องจดหมายของคุณ

Peering deep into a neighboring galaxy is routine fare for dedicated astrophotographers these days. It's quite common to see a colorful image of M31 or M101 with cumulative exposures totaling a few dozen hours, revealing extensive spiral arms, star-forming regions, and even individual stars. But sometimes an image stands out from the crowd. Such is the case with this exceedingly deep, high-resolution mosaic of the Large Magellanic Cloud.

The Large Magellanic Cloud, imaged through narrowband filters by the Ciel Austral team. This image reveals the presence of hydrogen (red), oxygen (blue), and sulfur (yellow). (Click for the high-resolution version.)

The image, compiled by a team of French amateur astronomers calling themselves Ciel Austral, represents the culmination of more than a half-year's work using their remotely operated Telescope Engineering Company TEC 160 and Morovian G4-16000 CCD camera at the El Sauce Observatory hosted by Obstech in the Rio Hurtado Valley in Chile.

The Ciel Austral team (Jean Claude Canonne, Philippe Bernhard, Didier Chaplain, Nicolas Outters, and Laurent Bourgon) targeted the Large Magellanic Cloud over the course of seven months between July 2017 and January, 2019, accumulating a 16-panel mosaic through color and narrowband filters. In the end, the image incorporates 1,060 hours of exposure, revealing the faintest wisps of nebulosity in the galaxy at 1.66 arcseconds per pixel. The image shows that starbirth and stardeath are rife in our neighboring galaxy, revealing dozens of supernova remnants, planetary nebulae, and star-forming regions in unprecedented detail. Visit the group's website to see the image presented in both narrowband (using the descending-wavelength Hubble palette) and enhanced-color versions assembled with red, green, and blue-filtered images as well as hydrogen-alpha data.

Processing a large color mosaic is quite a challenge that requires some heavy computing power. Including calibration frames, the data amounts to 620 gigabytes, larger than most hard drives on a typical laptop computer. Image calibration, mosaic assembly, and final processing took another three months of work, but I'm sure you'll agree that the final, jaw-dropping result was worth all the effort.