vai al contenuto della pagina vai al menu di navigazione
 

Deep inside Perseus A–A telescope larger than the Earth makes a sharp image of the formation of black hole jets in the core of a radio galaxy

An international team of researchers from eight different countries has imaged newly forming jets of plasma from a massive black hole with unprecedented accuracy. Radio images made with a combination of telescopes in space (RadioAstron) and on the ground resolve the jet structure merely a couple of hundred black hole radii or 12 light days from its launching site.
Radio image of the newly forming jet that is about 3 light years long. The central black hole is inside the bright spot at the top of the image.

DOI code: 10.1038/s41550-018-0431-2

Authors (DIFA and DIFA institutions): Gabriele Giovannini; Filippo D’Ammando; Rocco Lico

The data transversely resolve the edge-brightened jet in 3C84 only 30 microarcseconds from the core, which is ten times closer to the central engine than what has been possible in the previous ground-based observations, and allows us to measure the jet collimation profile from ∼ 100 to ∼ 10000 gravitational radii (rg) from the black hole. We find an unexpected broad jet with a transverse radius of 250 rg at only 350 rg from the core. This implies that either the bright outer jet layer goes through a very rapid lateral expansion on scales lower than 100 rg or it is launched from the accretion disk.

Another result from the study is that this jet was re-started just over a decade ago and is currently still forming, which provides a unique opportunity to follow the very early growth of a black hole jet.

The significant improvement in the sharpness of the jet images was made possible by the Earth-to-Space Interferometer RadioAstron, which consists of a 10-metre orbiting radio telescope and a collection of about two dozen of the world’s largest ground-based radio telescopes. When the signals of individual telescopes are combined using the interference of radio waves, this array of telescopes has the angular resolution equivalent to a radio telescope of 350 000 km in diameter – almost the distance between the Earth and Moon. This makes RadioAstron the highest angular resolution instrument in the history of astronomy. The RadioAstron project is led by the Astro Space Center of the Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences, Italian telescopes of INAF in Medicina (Bologna) and Noto (Siracusa) participated to radio observations.

The result published in Nature Astronomy on April 2, 2018, was coordinated by Professor Gabriele Giovannini from DIFA and IRA/INAF.

Al centro di Perseus A: Un telescopio piu’ esteso della terra ottiene immagini dettagliate della regione in cui i getti radio sono espulsi dal Buco Nero

Un gruppo internazionale di ricercatori da 8 differenti nazioni ha ottenuto immagini del getto di plasma relativistico appena emesso da un buco nero super-massiccio. Le immagini ad altissima risoluzione angolare sono state ottenute combinando una antenna radio in orbita attorno alla terra (RadioAstron) con antenne sulla superficie terrestre. Le strutture visibili nel getto radio si trovano a soli 200 raggi gravitazionali corrispondenti a circa 12 giorni luce, dalla regione in cui vengono formati ed espulsi.

I dati ottenuti risolvono transversalmente il getto in 3C84 a soli 30 microarcsec dal nucleo, circa 10 volte piu’ vicino al buco nero di quanto era stato possibile in precedenza con antenne solo sulla superficie terrestre. E’ stato quindi ottenuto il profilo del getto da circa 100 a 10000 raggi gravitazionali (rg) dal buco nero.

Il getto mostra una inaspettata estensione di 250 rg (raggio transverso) a soli 350 rg dal nucleo. Questo implica che le regioni esterne si espandono lateralmente in modo rapido ed intenso gia’ a 100 rg dal buco nero oppure che sono state espulse dal disco di accrescimento che circonda il buco nero.

Un ulteriore risultato di questo studio e’ che il getto e’ stato originato da una nuova fase attiva del nucleo iniziata 10 anni prima, quindi abbiamo una unica opportunita’ di studiare la crescita di un getto appena formato.

L’impressionante miglioramento della risoluzione angolare delle immagini e’ stato possibile dall’utilizzo dell’antenna orbitante attorno alla terra RadioAstron. Questa antenna orbitante di 10 metri in collegamento con una ventina di antenne a terra permette grazie alla tecnica interferometrica VLBI di combinare i segnali per ottenere immagini con la stessa risoluzione angolare di una antenna di 350 000 km di diametro (quasi la distanza terra-luna). Questo rende RadioAstron lo strumento a maggior risoluzione angolare  nella storia dell’astronomia.

Il progetto RadioAstron e’ coordinato dall’Astro Space Center del Lebedev Physical istituto dell’Accademia delle Scienze Russa. Hanno partecipato alle osservazioni le antenne INAF di Medicina (Bologna) e Noto (Siracusa). I risultati sono stati pubblicati come Lettera a Nature Astronomy in 2 Aprile 2018, coordinati dal Prof. Gabriele Giovannini del DIFA ed IRA/INAF.