Messier 87 (M87): szuperóriás elliptikus galaxis és szupermasszív fekete lyuk
Messier 87 (M87) – hatalmas elliptikus galaxis és az elsőként lefotózott szupermasszív fekete lyuk: Event Horizon Telescope-kép, fényes relativisztikus jet és csillagászati csoda.
A Messier 87 (más néven M87, Virgo A vagy NGC 4486) egy szuperóriás elliptikus galaxis. A galaxis felfedezését Charles Messier franciacsillagász végezte 1781-ben, aki ködös objektumként katalogizálta. A Szűz-halmaz közepén található, és az északi Szűz-halmaz egyik legfényesebb tagja: távolsága körülbelül 16,4 millió parszek (16,4 Mpc, azaz ~53,5 millió fényév).
Általános jellemzők
A elliptikus galaxis típusú M87 a korongos, spirálgalaxisokkal ellentétben nem mutat jellegzetes porsávokat és koncentrált csillagkeletkezésre utaló struktúrákat. Megjelenése inkább homogén, ellipszoid formájú, a felületi fényesség a középponttól távolodva fokozatosan csökken. A galaxis különösen nagy, és jelentős csillaghalmaz‑állományt, valamint sok gömbhalmazt tartalmaz: több tízezer, becslések szerint körülbelül 12 000–15 000 gömbhalmaz kapcsolódik hozzá, ami többszöröse a Tejútrendszerének.
M87 gravitációsan a Szűz‑halmaz központi régiójához tartozik, ezért fontos szerepet játszik a halmazdinamika és a galaxisfejlődés vizsgálatában. Nagy tömege és gazdag csillagállománya miatt a kutatók sokféle módszerrel (csillag‑ és gázdinamika, radio- és röntgenmegfigyelések) vizsgálják.
Szupermasszív fekete lyuk
A galaxis magjában egy rendkívül nagy szupermasszív fekete lyuk található, amely az aktív mag (AGN) forrása. A központi objektum tömegét különböző módszerekkel mérték; az Event Horizon Telescope (EHT) által készített kép és más dinamikai mérések alapján a tömeg nagyságrendje körülbelül 6,5 milliárd naptömeg. A fekete lyuk és környezete sok hullámhosszon erős sugárzást bocsát ki, különösen a rádiótartományban, ezért M87 klasszikus rádiógalaxisnak is tekinthető (ebből ered a Virgo A elnevezés).
Az Event Horizon Telescope által 2017-ben gyűjtött és 2019. április 10-én közzétett rádiófelvételen a központi fekete lyuk körüli fénylő gyűrű látható; a kép a fekete lyuknak az úgynevezett árnyékát mutatja, amelyet egy ~3,36×10−3 parszek (0,0110 fényév) átmérőjű sugárzási gyűrű vesz körül. A gyűrű átmérője az égbolton nagyon kicsi (néhánytucat mikroívmásodpercnyi), de az EHT földi méretű interferometrikus hálózata képes volt ezt felbontani.
Az EHT‑képpel kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy a gyűrű fényességeloszlása és alakja információt ad a fekete lyuk körüli anyagáramlásról, mágneses terek szerkezetéről és a relativisztikus hatásokról, továbbá összevethető a csillagászati modellekkel, így szoros korlátok közé szoríthatók a fizikai paraméterek.
Relativisztikus jet és megfigyelések
A fekete lyuk közeléből nagy energiájú plazmasugár (jet) indul ki, amelyet a megfigyelések blazarnak nevezett típushoz hasonlóan magas energiájú kibocsátás jellemez. Ez a jet közel fénysebességgel mozog, és a megfigyelések szerint legalább 1500 parszek (mintegy 5000 fényév) távolságig nyúlik ki a galaxisból. A jetet először részletesen optikai tartományban írták le (Heber D. Curtis 1918 körül), és azóta rádió-, optikai, röntgen- és gamma‑tartományban is követték.
A Hubble Űrteleszkóp 1999-ben készült felvételein a jetben látható csomók látszólagos mozgását a fénysebesség többszörösére mérték (a mérések 4–6-szoros látszólagos sebességeket jeleztek). Ez a jelenség nem valódi fénysebesség‑átlépés, hanem optikai illúzióként magyarázható: a jet nagyon közel halad a fénysebességhez és viszonylag kis szögben áll a ránk látott irányhoz, így az időben és térben történő fénykibocsátásból látszólag nagyobb sebesség adódik (ún. látszólagos szuperluminalitás).
Tudományos jelentőség
- M87 kulcsfontosságú laboratórium az aktív galaxismagok és a relativisztikus jetek fizikájának tanulmányozására.
- Az EHT képe az első közvetlen képi bizonyítéka egy fekete lyuk körüli eseményhorizont méretű struktúrának, így alapvető mérföldkő a relativisztikus asztrofizikában.
- A galaxis gazdag gömbhalmaz‑állománya és nagysága miatt fontos a galaxisok és galaxishalmazok fejlődésének megértésében.
Összefoglalva: a Messier 87 egy hatalmas, aktív elliptikus galaxis, amelynek központi szupermasszív fekete lyuka és a belőle kiinduló relativisztikus jetje a modern csillagászat egyik legtanulmányozottabb objektuma, és amelyről az Event Horizon Telescope révén az első közvetlen képi bizonyíték is rendelkezésre áll a fekete lyuk közelében zajló folyamatokról.
Messier 87
Ez az aktív központból kiinduló plazmasugár, különböző műszerek által látva.
Csillagok
A galaxis csillagai a Messier 87 tömegének körülbelül egyhatodát alkotják. Szimmetrikusan oszlanak el, de a csillagok sűrűsége a magtól való távolsággal csökken. A galaktikus burok körülbelül 150 kpc (490 kly) sugarú körig terjed, ahol megáll - valószínűleg egy másik galaxissal való találkozás miatt. A csillagok között egy diffúz csillagközi gázközeg található, amelyet a kifejlődött csillagok által kibocsátott elemek kémiailag feldúsítottak.
A galaxis körül hatalmas számú, mintegy 12 000 gömbhalmaz kering, szemben a Tejútrendszer körül keringő 150-200 gömbhalmazzal.
A Messier 87 az egyik legmasszívabb óriás elliptikus galaxis a Föld közelében, és az egyik legfényesebb rádióforrás az égbolton, népszerű célpontja mind az amatőr, mind a professzionális csillagászati tanulmányoknak.
Kérdések és válaszok
K: Mi a Messier 87?
V: A Messier 87 (más néven M87, Virgo A vagy NGC 4486) egy szuperóriás elliptikus galaxis.
Q: Mikor fedezték fel?
V: 1781-ben fedezte fel Charles Messier francia csillagász.
K: Milyen messze van a Földtől?
V: Körülbelül 16,4 millió parszek (53,5 millió fényév) távolságra van a Földtől.
Q: Hogy néz ki?
V: A korong alakú spirálgalaxisokkal ellentétben a Messier 87-nek nincsenek jellegzetes porcsíkjai, alakja szinte jellegtelen, ellipszis alakú, és a középponttól való távolság növekedésével csökken a fényessége.
Q: Mi a lényege?
V: Ennek a szokatlanul nagy galaxisnak a magjában egy szokatlanul nagy szupermasszív fekete lyuk található, amely sok hullámhosszon, különösen a rádióhullámok esetében erőteljes sugárzási forrás.
K: Melyik képet készítette az Event Horizon teleszkóp 2017-ben?
V: Az Event Horizon teleszkóp 2017-ben készített felvétele egy fekete lyuk árnyékát mutatja, amelyet egy 3,36×10-3 parszek (0,0110 fényév) átmérőjű emissziós gyűrű vesz körül.
K: Milyen gyorsan mozog a sugárhajtóműve?
V: A Hubble Űrteleszkóp 1999-ben készített felvételein a Messier 87 jet mozgását a fénysebesség négy-hatszorosának mérték, bár ez lehet optikai torzítás a jet relativisztikus sebessége miatt.
Keres