కొత్త M87 బ్లాక్ హోల్ మ్యాప్ దూరంతో ఉద్గారం ఎలా మారుతుందో వెల్లడిస్తోంది

M87పై కొత్త చూపు మొదటి బ్లాక్ హోల్ చిత్రాన్ని మించి వెళ్తుంది

2019లో Event Horizon Telescope సహకారం విడుదల చేసిన బ్లాక్ హోల్ తొలి చిత్రం, ఆధునిక ఖగోళశాస్త్రంలో వెంటనే ఒక మైలురాయిగా మారింది. ఆ చిత్రంలో భూమికి సుమారు 53.5 మిలియన్ కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో, కన్యా నక్షత్రరాశిలో ఉన్న M87 అనే భారీ దీర్ఘవృత్తాకార గెలాక్సీ కేంద్రంలో ఉన్న సూపర్‌మాసివ్ బ్లాక్ హోల్ కనిపించింది. ఇప్పుడు, పరిశోధకులు బ్లాక్ హోల్ చుట్టూ ఉన్న ఉద్గారాల ఆకారాన్ని మాత్రమే కాకుండా, కేంద్రం నుండి దూరం పెరిగే కొద్దీ ఆ ఉద్గారాలు ఎలా మారుతాయో పరిశీలిస్తూ శాస్త్రాన్ని మరింత ముందుకు తీసుకెళ్లారు.

ఇచ్చిన మూల పాఠ్యం ప్రకారం, షాంఘై ఖగోళ పరిశీలన కేంద్రానికి చెందిన పరిశోధకులు నేతృత్వం వహించిన అంతర్జాతీయ బృందం M87 బ్లాక్ హోల్‌పై మొదటి స్థానికంగా పరిష్కరించిన ద్వి-ఆవృతి స్పెక్ట్రల్ అధ్యయనాన్ని నిర్వహించింది. అనేక పరిశీలన కేంద్రాల నుండి వచ్చిన ఈవెంట్-హోరైజన్-స్థాయి చిత్రాలను కలిపి, ఆ వస్తువు యొక్క స్పెక్ట్రల్ సంతకం వ్యాసార్థంతో ఎలా మారుతుందో చూపించే మొదటి స్థానికంగా పరిష్కరించిన మ్యాప్‌ను బృందం రూపొందించింది అని నివేదిక వివరిస్తోంది. ఈ పని జూలై 20న The Astrophysical Journal Lettersలో ప్రచురితమైంది.

ఇది ఒక ముఖ్యమైన అడుగు, ఎందుకంటే బ్లాక్ హోల్ తొలి చిత్రం సాధారణ అర్థంలో ఎప్పుడూ కేవలం ఒక ఫోటో కాదు. అది విశ్వంలోని అత్యంత శత్రుత్వపూరిత వాతావరణాలలో ఒకదాని సమీపంలోని అత్యంత తీవ్ర భౌతికశాస్త్రం యొక్క కొలత. ఈ కొత్త అధ్యయనం వికిరణ లక్షణాలు ఒక ప్రాంతం నుండి మరొక ప్రాంతానికి ఎలా భిన్నంగా ఉంటాయో పరిశీలించి, మరో పొరను జోడిస్తుంది; బ్లాక్ హోల్ చుట్టూ ఉన్న ప్లాస్మా మరియు ప్రక్రియలను మరింత విపులంగా విశ్లేషించడానికి సహాయపడుతుంది.

బృందం మ్యాప్‌ను ఎలా తయారు చేసింది

ఈ అధ్యయనం 2018లో Event Horizon Telescope మరియు Global Millimeter VLBI Array ద్వారా పొందిన పరిశీలనలపై ఆధారపడింది. పరిశోధకులు 1.3 మిల్లీమీటర్ మరియు 3.5 మిల్లీమీటర్ తరంగదైర్ఘ్యాలలో తీసిన చిత్రాలను కలిపారు, ఇవి అత్యంత అధిక-ఆవృతి రేడియో శ్రేణి మరియు మైక్రోవేవ్‌ల అధిక-ఆవృతి అంచును కవర్ చేస్తాయి. ఆ రెండు ఆవృతులను ఉపయోగించడం వల్ల పరిశీలించిన నిర్మాణంలో స్పెక్ట్రల్ సూచికను పొందగలిగారు.

ప్రాయోగికంగా, ఆ సూచిక బ్లాక్ హోల్ చుట్టూ వివిధ ప్రదేశాలలో ఆవృతితో వికిరణ బలం ఎలా మారుతుందో ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు చెబుతుంది. ఆ ప్రాంతాన్ని ఒకే పరిష్కరించని ప్రకాశంగా పరిగణించకుండా, కొత్త విధానం దాన్ని స్థల పరంగా మారే నమూనాగా విభజిస్తుంది. దీనివల్ల ఏ భౌతిక స్థితులు ఎక్కడ ఆధిపత్యం చెలాయిస్తున్నాయో అంచనా వేయడం సాధ్యమవుతుంది.

మూల పాఠ్యం ఆధారంగా, ఫలితం M87 బ్లాక్ హోల్ చుట్టూ ఉద్గార వాతావరణానికి వ్యాసార్థంపై ఆధారపడే చిత్రం. అత్యంత అంతర్గత మండలంలో ధనాత్మక స్పెక్ట్రల్ సూచిక కనిపిస్తుంది, అది వ్యాసార్థంతో స్వల్పంగా పెరుగుతుంది. ఇంకా బయటకు వెళ్లేకొద్దీ, సూచిక తగ్గి రుణాత్మకమవుతుంది. ఈ మార్పు కేవలం వివరణాత్మకమైనది కాదు. అది బ్లాక్ హోల్ చుట్టూ ఉన్న ఆధారభూత వికిరణ పరిస్థితుల్లో మార్పును సూచిస్తుంది.

మారుతున్న స్పెక్ట్రల్ సూచిక ఏమి సూచిస్తుంది

అంతర్గత ప్రాంతంలో ఉన్న ధనాత్మక సూచిక, synchrotron self-absorption ప్రభావం బలంగా ఉందని మూలం వివరిస్తోంది. ఆ ప్రక్రియలో, చుంబక క్షేత్రాల మధ్య దాదాపు కాంతి వేగంతో కదిలే ఎలక్ట్రాన్లు వికిరణాన్ని ఉద్గమించి, తర్వాత తాము ఉత్పత్తి చేసిన కొన్ని ఫోటాన్లను మళ్లీ శోషించుకుంటాయి. ఆ ప్రభావం ఆధిపత్యం వహించే ప్రాంతం, ఫోటాన్లు ఎక్కువ స్వేచ్ఛగా బయటకు వెళ్లే ప్రాంతంతో భిన్నంగా ప్రవర్తిస్తుంది.

కేంద్రం నుండి మరింత దూరంలో, కొత్త మ్యాప్ ఆప్టికల్‌గా సన్నని (optically thin) స్థితికి మార్పును చూపిస్తుంది, అక్కడ ఉద్గత ఫోటాన్లు శోషించబడకుండా, پراసరించబడకుండా, లేదా అదే స్థాయిలో తిరిగి ఉద్గమించబడకుండా బయటకు రావచ్చు. మూల పాఠ్యం ఈ మార్పును బ్లాక్ హోల్ నుండి సుమారు 30 మైక్రోఆర్క్‌సెకండ్ల దూరంలో ఉంచుతుంది.

ఆ దూర ప్రమాణం ఆకాశంలో చాలా చిన్నదైనా, భౌతికంగా ఎంతో చెప్పగలదు. ఇది తానేగా శోషణ వల్ల బలంగా ఆకృతీకరించబడిన అంతర్గత పరిస్థితులకు, మరియు వికిరణం పరిశీలకుల వరకు మరింత నేరుగా చేరగల బాహ్య పరిస్థితులకు మధ్య సరిహద్దును సూచిస్తుంది. సూపర్‌మాసివ్ బ్లాక్ హోల్ ఈవెంట్ హోరైజన్ సమీపంలో పదార్థం ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో అర్థం చేసుకోవాలనుకునే ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు ఈ మార్పును గుర్తించడం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఇది ప్లాస్మా నిర్మాణం, చుంబక క్షేత్రాలు, మరియు శక్తి బదిలీ నమూనాలను పరిమితం చేస్తుంది.

ఇది బ్లాక్ హోల్ భౌతికశాస్త్రానికి ఎందుకు ముఖ్యమో

ఈవెంట్ హోరైజన్ లోపల నుంచి వెలుగు కూడా బయటకు రాలేనందున, బ్లాక్ హోల్స్‌ను ప్రత్యక్షంగా చూడలేం. ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు గమనించగలది, వాటిని చుట్టుముట్టిన వాతావరణంలో పదార్థం మరియు వికిరణం ప్రవర్తన మాత్రమే. అందువల్ల కొలతా సాంకేతికతలో ప్రతి మెరుగుదల విలువైనది. కొత్త M87 అధ్యయనం యొక్క ప్రాధాన్యం ఏమిటంటే, ఇది స్థిరమైన చిత్రానికి మించి, నిర్ధారణాత్మక పద్ధతి వైపు సాగుతుంది.

ఇచ్చిన మూల పాఠ్యం ఈ పని బ్లాక్ హోల్ చుట్టూ ఉన్న తీవ్ర భౌతికశాస్త్రం మరియు పరిస్థితులను వివరించడానికి కొత్త మార్గాన్ని అందిస్తుందని స్పష్టంగా చెబుతోంది. ఆ వాక్యం నిజమైన పనిని చేస్తోంది. స్పెక్ట్రల్ మ్యాప్ కేంద్ర యంత్రాంగం సమీపంలోని ప్లాస్మాలో ఏమి జరుగుతుందో వివిధ వివరణలను వేరు చేయడంలో సహాయపడుతుంది, అందులో శక్తి ఎలా పంచబడుతుంది, ఎక్కడ ఉద్గారం మరింత పారదర్శకంగా మారి నిర్మాణంలోని వేర్వేరు పొరలను వెల్లడిస్తుంది అనే అంశాలు కూడా ఉన్నాయి.

M87 ఈ తరహా పనికి ప్రత్యేకంగా ముఖ్యమైన లక్ష్యం, ఎందుకంటే ఇది ఇప్పటికే ఈవెంట్-హోరైజన్ స్థాయి బ్లాక్ హోల్ ఇమేజింగ్‌కు ప్రమాణ సూచిక ఉదాహరణగా మారింది. అక్కడ చేసిన మెరుగుదలలు ఇతర వ్యవస్థలపై మరియు భవిష్యత్ పరిశీలనా ప్రచారాలపై ఉపయోగించే పద్ధతులను ఆకృతీకరించగలవు. ప్రపంచానికి మొదటి బ్లాక్ హోల్ చిత్రాన్ని అందించిన అదే వస్తువు, ఇప్పుడు బ్లాక్ హోల్స్‌ను మరింత సమృద్ధమైన భౌతిక వివరాల్లో అధ్యయనం చేయడానికి మార్గాన్ని నిర్వచించడంలో సహాయపడుతోంది.

ప్రపంచవ్యాప్త పరిశీలన కేంద్రాలపై ఆధారపడిన సహకార మైలురాయి

ఈ ప్రాజెక్ట్ అగ్రశ్రేణి ఖగోళశాస్త్రం యొక్క అంతర్జాతీయ, బహుళ-పరికర స్వభావాన్ని కూడా ప్రతిబింబిస్తుంది. మూల పాఠ్యం చైనా అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌కు చెందిన రేడియో ఆస్ట్రానమీ అండ్ టెక్నాలజీ కీలక ప్రయోగశాల, యూనివర్సిటీ ఆఫ్ ట్సుకుబా, INAF ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ రేడియో ఆస్ట్రానమీ, CSIS అండలూసియన్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఆస్ట్రోఫిజిక్స్, మరియు మ్యాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ రేడియో ఆస్ట్రానమీ సహా ఇతరుల నుండి సహకారులను సూచిస్తుంది. చాలా దీర్ఘ-బేస్‌లైన్ ఇంటర్ఫెరోమెట్రీలో ఇటువంటి విస్తృతి సాధారణం, అక్కడ విస్తారమైన దూరాల్లో ఉన్న పరిశీలన కేంద్రాలు కలిసి ఒకే భూమి-పరిమాణ పరికరంలా పనిచేస్తాయి.

సాంకేతిక విజయము డేటాను సేకరించడంలో మాత్రమే కాదు, వేర్వేరు సదుపాయాలు మరియు ఆవృతుల నుండి వచ్చిన పరిశీలనలను సమగ్ర, స్థానికంగా పరిష్కరించిన విశ్లేషణగా కలపడంలో ఉంది. బ్లాక్ హోల్ పరిశోధన ఈ దిశగా ఎక్కువగా సాగుతోంది: కేవలం మరింత స్పష్టమైన చిత్రాలను తయారు చేయడం కాదు, వాటి నుండి మరింత భౌతిక అర్థాన్ని పొందడం.

ఐకానిక్ చిత్రం నుండి మరింత పదునైన భౌతిక అవగాహనకు

M87 బ్లాక్ హోల్ తొలి చిత్రం, వాస్తవానికి కనిపించని ఒక ప్రసిద్ధ వస్తువును అకస్మాత్తుగా ملمూంగా చూపించి, ఖగోళశాస్త్రంపై ప్రజా భావనను మార్చింది. ఈ కొత్త ఫలితం దృశ్యపరంగా తక్కువ నాటకీయంగా ఉన్నా, శాస్త్రీయంగా అదే స్థాయిలో చెప్పేదై ఉండవచ్చు. ఇది ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు ఈవెంట్-హోరైజన్ స్థాయి పరిశీలనలు నీడ-లాంటి నిర్మాణం ఉన్నదని మాత్రమే ధృవీకరించే దశను దాటి, మారుతున్న భౌతిక పరిస్థితులను మ్యాప్ చేసే దశలోకి ప్రవేశిస్తున్నారని సూచిస్తోంది.

ఆ మార్పు ముఖ్యం. పరిశోధకులు తానేగా శోషణ ఎక్కడ ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుందో, ఉద్గారం ఎక్కడ ఆప్టికల్‌గా సన్నగా మారుతుందో, ఈ పరిస్థితులు దూరంతో ఎలా మారుతాయో ఎంత ఖచ్చితంగా అనుసరించగలరో, అంత బలంగా వారు బ్లాక్ హోల్ వాతావరణాల సిద్ధాంతాలను పరీక్షించగలరు. M87 అంత దూరంగా మరియు తీవ్రమైందిగా ఉండటం వల్ల, ఒకే ఒక స్నాప్‌షాట్‌తో దానిని అర్థం చేసుకోవడం సాధ్యం కాదు. కానీ ఈవెంట్-హోరైజన్ స్థాయి స్పెక్ట్రల్ మ్యాపింగ్‌తో, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఒక చారిత్రక చిత్రాన్ని మరింత సంపూర్ణ భౌతిక చిత్రంగా మార్చడానికి దగ్గరవుతున్నారు.

ఈ వ్యాసం Universe Today నివేదిక ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.