Dwadzieścia siedem lat obserwacji jednej z najjaśniejszych aktywnych galaktyk we Wszechświecie ułożyło się wreszcie w ciągły obraz. Blazar 3C 345, znajdujący się w odległości około pięciu miliardów lat świetlnych, od dawna pozostawał obiektem bacznej uwagi. Jego relatywistyczny dżet, wyrzucony przez supermasywną czarną dziurę w centrum, wykazywał jasne „węzły”, które zdawały się pędzić z prędkością nadświetlną. Przez dziesięciolecia astronomowie tłumaczyli je jako fale uderzeniowe — fronty kompresji plazmy, pędzące wzdłuż strumienia szybciej niż otaczająca materia. Nowa praca opublikowana w Nature pokazuje, że ten utarty obraz, przynajmniej w przypadku 3C 345, nie wytrzymuje próby faktów.
Video reconstruction of variable VLBI observations with neural fields Time-resolved relativistic jet flow in 3C 345. nature.com/articles/s4158…
Zespół badawczy zastosował algorytm kine — metodę neuronową (sieć neuronową), zdolną do przekształcania rozproszonych obrazów radiowych w ciągłe, spolaryzowane wideo. Podstawą było 116 obserwacji wykonanych w latach 1995–2022 przez sieć VLBA w ramach programu MOJAVE na częstotliwości 15 GHz. Algorytm przetwarza wszystkie dane jednocześnie, uwzględniając powiązania czasoprzestrzenne, i generuje płynny model, który można „przewinąć” do dowolnego momentu. Wynik jest imponujący: rozdzielczość wzrosła około czterokrotnie w porównaniu z tradycyjnymi metodami, a zakres dynamiczny — niemal 140-krotnie. Zamiast pojedynczych jasnych plam naukowcy zobaczyli spójny strumień plazmy i mogli zmierzyć jej lokalną prędkość w każdym punkcie dżetu.
Wideo pokazało, że jasne węzły poruszają się z niemal taką samą prędkością jak otaczająca plazma. Nie stwierdzono żadnego wyraźnego wyprzedzenia, które byłoby wymagane w przypadku fal uderzeniowych. Co więcej, piki jasności nie pokrywały się z maksimami polaryzacji — to kolejny argument przeciwko klasycznej interpretacji. Dane polaryzacyjne wskazują raczej na lokalnie wzmocnione obszary magnetyczne, których jasność dodatkowo rośnie ze względu na kierunek ruchu. Plazma nieustannie wypływa z kompaktowego jądra, czasami wyrzucając pojedyncze jasne struktury, które początkowo poruszają się niemal balistycznie, a następnie płynnie skręcają wzdłuż osi dżetu i rozpraszają się w dyfuzyjnym „warkoczu”.
Odkrycie to dotyczy na razie tylko 3C 345. Autorzy podkreślają, że nie należy automatycznie rozciągać tych wniosków na wszystkie dżety aktywnych jąder galaktyk. Niemniej jednak metoda jest już gotowa do zastosowania na archiwach setek obiektów. Jeśli podobny obraz się powtórzy, wyobrażenia o tym, jak supermasywne czarne dziury przyspieszają i ustrukturyzowują materię, mogą ulec poważnej zmianie.
Za liczbami i algorytmami kryje się coś więcej. Miliardy lat temu w odległej galaktyce materia opadająca na czarną dziurę zrodziła wąski relatywistyczny promień, który do dziś przemierza przestrzeń międzygalaktyczną. My, żyjący na maleńkiej planecie, za pomocą radioteleskopów rozproszonych po Ziemi i sieci neuronowych zdołaliśmy dostrzec ruch plazmy w tym promieniu. Wszechświat okazuje się skonstruowany tak, że jego najpotężniejsze procesy — narodziny dżetów przy horyzoncie zdarzeń, pola magnetyczne, prędkości relatywistyczne — pozostawiają ślady możliwe do odczytania. I każda nowa metoda tylko potęguje wrażenie: świat, w którym istniejemy, jest nieprawdopodobnie precyzyjnie i w złożony sposób powiązany, a to, co dzieje się w jego głębiach, daleko wykracza poza znane nam skale.
