Ett internationellt team av forskare har avbildat nybildade plasmastrålar från ett massivt svart hål med aldrig tidigare skådad noggrannhet. Radiobilder gjorda med en kombination av teleskop i rymden och på marken löste jetstrukturen ett par hundra svarta hålsradier, eller 12 ljusdagar från dess ursprungspunkt.

Svarta hål som väger så många som flera miljarder gånger solens massa återfinns i mitten av alla massiva galaxer. Några av dessa massiva svarta hål kastar ut spektakulära jetstrålar som består av plasmaflöden nära ljusets hastighet, och som kan sträcka sig långt bortom gränserna för deras värdgalax. Hur dessa jetplaner bildas i första hand är ett långvarigt mysterium. En av de största svårigheterna med att studera dem har varit astronomernas oförmåga att avbilda strukturen hos jetplanen som drivs av det svarta hålet tillräckligt nära deras ursprungspunkt så att direkt jämförelse med teoretiska och beräkningsmodeller för jetbildning skulle vara möjlig.

Ett internationellt team av forskare från åtta olika länder har nu tagit bilder med ultrahög vinkelupplösning av jethålet i mitten av den gigantiska galaxen NGC 1275, även känd som radiokälla Perseus A, eller 3C 84. De kunde lösa jetstrukturen 10 gånger närmare det svarta hålet i NGC 1275 än tidigare möjligt med markbaserade instrument. Bilden avslöjar oöverträffade detaljer om jetbildningsområdet.

"Resultatet var överraskande. Det visade sig att den observerade bredden på jetplanet var betydligt bredare än vad som förväntades i de för närvarande gynnade modellerna där jetplanen skjuts upp från det svarta hålets ergosfär - ett utrymme precis intill ett snurrande svart hål där rymden själv dras till en cirkelrörelse runt hålet, "förklarar professor Gabriele Giovannini från Italian National Institute for Astrophysics, huvudförfattaren till tidningen publicerad i Natur Astronomi Denna vecka.

"Detta kan innebära att åtminstone den yttre delen av jetplanet skjuts upp från ackretionsskivan som omger det svarta hålet. Vårt resultat förfalskar ännu inte de nuvarande modellerna där jetplanen sjösätts från ergosfären, men det ger förhoppningsvis teoretikerna insikt om jetstrukturen nära lanseringsplatsen och ledtrådar om hur man utvecklar modellerna, "tillägger Dr Tuomas Savolainen från Aalto -universitetet i Finland, ledaren för programmet som producerade bilderna

Ett annat resultat från studien är att jetstrukturen i NGC 1275 skiljer sig markant från jetplanet i den närliggande galaxen Messier 87, som är den enda andra strålen vars struktur har avbildats lika nära det svarta hålet. Forskare tror att detta beror på skillnaden i åldern på dessa två jetplan. "Jet i NGC 1275 startade om för drygt ett decennium sedan, och håller fortfarande på att bildas, vilket ger ett unikt tillfälle att följa den mycket tidiga tillväxten av en svart hålstråle. Att fortsätta dessa observationer kommer att vara mycket viktigt, "säger professor Masanori Nakamura från Academia Sinica i Taiwan.

"Denna studie av den innersta delen av NGC 1275 fortsätter våra undersökningar av aktiva galaktiska kärnor med högsta möjliga upplösning. Med ett avstånd på endast 70 megaparsek eller 230 miljoner ljusår till den galaxen kan vi undersöka jetstrukturen med en aldrig tidigare skådad noggrannhet av bara några hundra svarta hålsradier eller 12 ljusdagar, "avslutar professor Anton Zensus, direktör vid Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland och chef för forskningsavdelningen för VLBI, medförfattare till tidningen.

Den betydande förbättringen av jetbildens skärpa möjliggjordes av jord-till-rymd-interferometern RadioAstron, som består av ett 10-meters kretsande radioteleskop och en samling av cirka två dussin av världens största markbaserade radioteleskop. När signalerna från enskilda teleskop kombineras med interferens från radiovågor, denna uppsättning teleskop har vinkelupplösningen motsvarande ett radioteleskop på 350, 000 kilometer i diameter - nästan avståndet mellan jorden och månen. Detta gör RadioAstron till det högsta vinkelupplösningsinstrumentet i astronomins historia. RadioAstron -projektet leds av Astro Space Center vid Lebedev Physical Institute vid Russian Academy of Sciences och Lavochkin Scientific and Production Association under ett kontrakt med State Space Corporation ROSCOSMOS, i samarbete med partnerorganisationer i Ryssland och andra länder.

"RadioAstron-uppdraget är verkligen glad över att den unika kombinationen av det ryska tillverkade rymdradioteleskopet och den enorma internationella markuppsättningen för de största radioteleskopen har gjort det möjligt för forskare att studera denna unga relativistiska jet i omedelbar närhet av det supermassiva svarta hålet, "säger professor Yuri Kovalev från Lebedev -institutet i Moskva, chef för laboratoriet för grundläggande och tillämpad forskning om universums relativistiska objekt vid MIPT, RadioAstron Project Scientist.

Pappret, "En bred och kollimerad radiostråle i 3C84 i skala med några hundra gravitationsradier, "har publicerats i Natur Astronomi .