Για περισσότερα από εκατό χρόνια, οι αστρονόμοι παρακολουθούν με δέος τον εντυπωσιακό πίδακα ύλης που εκτοξεύεται από το κέντρο του γιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία M87. Ένα φαινόμενο που μοιάζει να αψηφά τους φυσικούς νόμους, φωτίζοντας τις πιο ακραίες γωνιές του Σύμπαντος.
Σήμερα, το James Webb Space Telescope (JWST) έρχεται να γράψει ένα νέο κεφάλαιο σε αυτή την ιστορία, προσφέροντας την πιο καθαρή υπέρυθρη εικόνα που έχει τραβηχτεί ποτέ από τον πίδακα που τροφοδοτείται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του M87. Η εικόνα αποκαλύπτει όχι μόνο λεπτομέρειες του ίδιου του πίδακα, αλλά και τον αμυδρό του “δίδυμο” που εκτοξεύεται στην αντίθετη κατεύθυνση, μια παρατήρηση που μέχρι σήμερα παρέμενε εξαιρετικά δύσκολη.
Στην εικόνα του JWST, ο πίδακας ξεδιπλώνεται σαν φωτεινή ροζ κορδέλα, που σχηματίζει εντυπωσιακή αντίθεση πάνω σε ένα θολό μοβ φόντο. Πρόκειται για ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που εκτοξεύεται με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός από την καρδιά της μαύρης τρύπας M87*. Κατά μήκος της ροής, ξεχωρίζουν φωτεινά «κομβικά σημεία», σημάδια ότι τα σωματίδια επιταχύνονται σε ακραίες ταχύτητες.
Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι ότι, για πρώτη φορά στο υπέρυθρο φάσμα, το Webb κατέγραψε το αντίθετο τμήμα του πίδακα, το λεγόμενο counter-jet. Βρίσκεται περίπου 6.000 έτη φωτός μακριά από τη μαύρη τρύπα και είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστεί, καθώς απομακρύνεται από εμάς με ταχύτητες σχεδόν ίσες με εκείνες του φωτός, κάνοντας την εκπομπή του να φαίνεται πολύ πιο αχνή.
Ο γαλαξίας M87, που εντοπίστηκε για πρώτη φορά τον 18ο αιώνα από τον Charles Messier, βρίσκεται περίπου 55 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Στο κέντρο του δεσπόζει η μαύρη τρύπα M87*, η οποία έγινε διάσημη το 2019, όταν καταγράφηκε η πρώτη άμεση φωτογραφία μαύρης τρύπας στην ιστορία της ανθρωπότητας. Η μαύρη τρύπα αυτή δεν είναι απλώς ένα κοσμικό «τέρας», αλλά και η γεννήτρια που τροφοδοτεί τον πίδακα, μετατρέποντάς τον σε ένα φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη των πιο ακραίων φαινομένων στο Σύμπαν.
Η νέα εικόνα προήλθε από το όργανο Near Infrared Camera (NIRCam) του James Webb. Η ερευνητική ομάδα, υπό τον Jan Röder από το Institute of Astrophysics of Andalusia στην Ισπανία, κατέγραψε τον πίδακα σε τέσσερις διαφορετικές ζώνες υπέρυθρου φωτός. Για να απομονώσουν το φαινόμενο, οι επιστήμονες αφαίρεσαν προσεκτικά το φως των άστρων, τη σκόνη και τα σήματα από άλλους γαλαξίες, δημιουργώντας έτσι το πιο λεπτομερές υπέρυθρο πορτρέτο του M87 που έχουμε δει ποτέ.
Κοντά στον πυρήνα του γαλαξία, ο πίδακας αποκτά σπειροειδή μορφή. Στη νέα εικόνα διακρίνεται ένα χαρακτηριστικό σημείο, γνωστό ως “knot L”, που κινείται πιο αργά, καθώς και η περιοχή HST-1, η οποία είναι γνωστή για την φαινομενικά «υπερφωτεινή» της κίνηση. Το Webb μάλιστα αποκάλυψε ότι η HST-1 δεν είναι ενιαία, αλλά χωρίζεται σε δύο ξεχωριστές δομές με διαφορετικά χαρακτηριστικά εκπομπής – στοιχείο που υποδηλώνει την ύπαρξη κρουστικών κυμάτων και σύνθετων αλληλεπιδράσεων σωματιδίων κοντά στη μαύρη τρύπα.
Πιο μακριά από το κέντρο, περίπου 6.000 έτη φωτός μακριά, εμφανίζεται το counter-jet. Στην εικόνα μοιάζει με δύο λεπτά νήματα που ενώνονται σε ένα θερμό «σημείο», σχηματίζοντας μια αχνή δομή σε σχήμα C. Το εύρημα αυτό συμφωνεί με παλαιότερες ραδιοφωνικές παρατηρήσεις, επιβεβαιώνοντας ότι ο JWST μπορεί να αποτυπώσει λεπτομέρειες που ήταν αδύνατο να δούμε με άλλα όργανα.
Η ανάλυση έδειξε ότι ο πίδακας εκπέμπει μέσω της διαδικασίας της συγχρότρον ακτινοβολίας – φως που παράγεται όταν φορτισμένα σωματίδια κινούνται σπειροειδώς μέσα σε μαγνητικά πεδία. Χάρη στις μικρές διαφοροποιήσεις του χρώματος στις υπέρυθρες ζώνες, οι επιστήμονες κατάφεραν να παρακολουθήσουν πώς τα σωματίδια επιταχύνονται, ψύχονται και στρέφονται κατά μήκος του πίδακα.
Οι πίδακες όπως αυτός της M87 θεωρούνται φυσικά εργαστήρια ακραίας φυσικής. Κινούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και έχουν τη δυνατότητα να επιταχύνουν σωματίδια σε ενέργειες που καμία ανθρώπινη τεχνολογία δεν μπορεί να προσεγγίσει. Η κατανόηση αυτών των φαινομένων βοηθά τους αστρονόμους να μελετήσουν πώς οι μαύρες τρύπες επηρεάζουν τους γαλαξίες στους οποίους ανήκουν: από τη ρύθμιση της δημιουργίας νέων άστρων έως τη διασπορά ύλης και ενέργειας στον διαγαλαξιακό χώρο.
[via]
