Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pomocí radioteleskopu ALMA astronomové zachytili známky ‚horké skvrny‘ obíhající kolem superhmotné černé díry Sagittarius A*, která se nachází v centru naší Galaxie. Objev vědcům pomůže lépe pochopit dynamické okolní prostředí dosud obestřené řadou tajemství.
„Domníváme se, že pozorujeme bublinu horkého plynu kroužící kolem Sagitarius A* po oběžné dráze, která je svou velikostí srovnatelná s drahou planety Merkur ve Sluneční soustavě. Jeden oběh však útvaru trvá jen 70 minut, musí se tedy pohybovat závratnou rychlostí asi 30% rychlosti světla,“ vysvětluje Maciek Wielgus (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Německo; Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Polsko; Black Hole Initiative, Harvard University, USA), vedoucí autor studie, která byla publikována ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.
Pozorování byla provedena pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) pracujícího vysoko v Andách, jehož spoluvlastníkem je ESO (European Southern Observatory). Data byla získána během kampaně Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, jejímž primárním cílem bylo pořídit záběr černé díry ve středu naší Galaxie. V dubnu 2017 bylo v rámci projektu EHT propojeno devět radioteleskopů v různých částech světa včetně ALMA a výsledkem byl nedávno zveřejněný historicky první snímek Sagitarius A*. Ke kalibraci pozorování centra Galaxie pořízených pro projekt EHT použili Maciek Wielgus a jeho kolegové (kteří spolupracují na projektu EHT Collaboration) paralelně provedená měření pomocí ALMA. K jejich překvapení se však v samotných datech z ALMA skrývalo mnohem více informací dále osvětlujících povahu černé díry.
Čistě náhodou byla část pozorování provedena krátce po zjasnění centra Galaxie v rentgenovém oboru, které bylo zachyceno kosmickým teleskopem Chandra (Chandra Space Telescope, NASA). Předpokládá se, že tyto již dříve zaznamenané záblesky v rentgenovém a infračerveném oboru elektromagnetického záření jsou spojeny s takzvanými ‚horkými skvrnami‘ – bublinami horkého plynu, které vysokou rychlostí obíhají kolem černé díry.
„Zcela nové a zajímavé je, že až dosud byla tato zjasnění Sagittarius A* detekována pouze v rentgenovém a infračerveném záření. V tomto případě však poprvé vidíme známky toho, že obíhající ‚horké skvrny‘ je možné zaznamenat také v radiovém oboru,“ upozorňuje Maciek Wielgus.
„Detekované infračervené záření ‚horké skvrny‘ je možná projevem stejného fyzikálního jevu: když oblak emitující záření v infračerveném oboru chladne, stane se viditelným také na delších vlnách, které pozorují ALMA a EHT,“ vysvětluje spoluautor studie Jesse Vos (PhD student, Radboud University, Nizozemí).
Vědci se již dlouho domnívají, že tyto záblesky pocházejí z magnetických interakcí ve velmi horkém plynu obíhajícím v blízkosti Sagittarius A*, a nová zjištění tuto ideu podporují. „Nyní máme v rukou silné důkazy pro magnetický původ těchto zjasnění a naše pozorování poskytují vodítko k popisu geometrie těchto procesů. Nová data jsou mimořádně užitečná k vybudování teoretického rámce pro interpretaci těchto úkazů,“ dodává spoluautorka práce Monika Mościbrodzka (Radboud University).
ALMA astronomům umožňuje zkoumat také polarizaci rádiového záření přicházejícího ze Sagittarius A*, což je možné využít k odhalení magnetického pole černé díry. Členové týmu využili získaná pozorování v kombinaci s teoretickými modely, aby zjistili další podrobnosti o vzniku ‚horkých skvrn‘ a vlastnostech prostředí, které je obklopuje, včetně parametrů magnetického pole kolem Sagittarius A*. Výzkum přináší spolehlivější odhady charakteru magnetického pole než dosavadní data, což astronomům pomáhá odhalit základní vlastnosti černé díry a jejího okolí.
Provedená pozorování potvrdila některé poznatky nedávno získané na základě dat z přístroje GRAVITY pro dalekohled ESO/VLT (Very Large Telescope), který pracuje na vlnových délkách v infračerveném pásmu. Data jak z GRAVITY tak ALMA naznačují, že ke zjasnění dochází ve shlucích plynu kroužícího po směru hodinových ručiček (při pohledu na oblohu) kolem černé díry rychlostí asi 30% rychlosti světla, přičemž oběžnou dráhu ‚horké skvrny‘ vidíme téměř shora.
„V budoucnu bychom měli být schopni sledovat ‚horké skvrny‘ v širokém rozsahu frekvencí díky koordinovaným pozorováním GRAVITY a ALMA – úspěch takového úsilí by byl skutečným milníkem v našem chápání fyziky zjasnění v centru Galaxie,“ upozorňuje spoluautor studie Ivan Marti-Vidal (University of València, Španělsko).
Členové týmu rovněž doufají, že pomocí dalekohledu ELT budou schopni přímo pozorovat obíhající shluky plynu v ještě vetší blízkosti černé díry a zjistí tak o ní mnohem více. „Jednoho dne snad budeme schopni s klidným srdcem říct, že ‚víme‘, co je Sagittarius A* zač,“ dodává Maciek Wielgus.
Výzkum byl prezentován v článku “Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observations”, který byl publikován ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244493).
