Sciencemag.cz
Doporučujeme
Odhalujeme tajemné mechanismy na okraji horizontu událostí
ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – Atakamská velká milimetrová/submilimetrová anténní soustava) odhalila extrémně silné magnetické pole v oblastech centra galaxie, velmi těsně nad horizontem událostí supermasivní černé díry, v místech, kam naše přístroje zatím nepronikly. Nová pozorování napomohla astronomům pochopit strukturu a vznik těchto superhmotných černých děr v jádrech galaxií a také dvojice vysokorychlostních výtrysků plazmatu často vyvrhovaných z jejich pólů. Výsledky byla zveřejněny 17. dubna 2015 ve vědeckém časopise Science.
Supermasivní černé díry, často o hmotnostech miliardkrát převyšujících hmotnost Slunce, nacházíme v srdcích téměř všech galaxií ve vesmíru. Tyto černé díry mohou kolem sebe shromáždit obrovské množství hmoty, která je obklopuje v podobě disku. Zatímco většina tohoto materiálu „krmí“ černou díru, malá část hmoty je urychlena a těsně před vlastním pohlcením vymrštěna do prostoru rychlostmi blízkými rychlosti světla – stane se součástí polárních výtrysků plazmatu. Ačkoliv jsme se domnívali, že klíčovou roli při úniku hmoty z „rozevřeného jícnu temnoty“ hrají silná magnetická pole v prostoru těsně nad horizontem událostí černé díry, dosud jsme dobře nerozuměli mechanismu, jak k tomu dochází.
Dosud byla prozkoumána pouze slabá magnetická pole ve vzdálenostech několika světelných let od samotných černých děr [1]. V této studii však astronomové z Chalmers University of Technology and Onsala Space Observatory ve Švedsku použili soustavu ALMA k detekci signálu procházejícího silnými magnetickými poli v těsné blízkosti horizontu událostí supermasivní černé díry ve vzdálené galaxii označené PKS 183-211. Pozorovaná magnetická pole se vyskytují přesně v místech, kde je hmota prudce urychlována směrem pryč z černé díry a formuje se do podoby výtrysků.
Výzkumný tým měřil sílu magnetického pole pomocí polarizace světla, které vyzařuje z těsného okolí černé díry.
„Polarizace je důležitou vlastností světla a velmi často je využívána v každodenním životě, například ve slunečních brýlích nebo 3D brýlích v 3D kinech,“ říká Ivan Marti-Vidal, vedoucí autor této práce. „Pokud polarizace vzniká přirozeně, může být využita k měření magnetických polí, protože světlo mění svou polarizaci, když prochází prostředím prostoupeným magnetickým polem. V tomto případě záření, které detekoval výzkumný tým pomocí zařízení ALMA, prošlo v těsné blízkosti horizontu událostí černé díry, a tedy oblastí naplněnou silně magnetizovaným plazmatem.“
Astronomové aplikovali nové analytické postupy, které vyvinuli pro zpracování dat z ALMA, a zjistili, že u záření přicházejícího z centra PKS 1830-211 došlo ke stáčení polarizace [2]. Byly použity nejkratší vlnové délky, které kdy byly využity pro tento typ studie, a díky tomu dovolily prozkoumat oblasti v těsné blízkosti centrální černé díry. [3]
„Nalezli jsme jasné známky stáčení roviny polarizace na stonásobně vyšší úrovni, než bylo dosud pozorováno u jakéhokoliv jiného zdroje ve vesmíru,“ říká Sebastien Muller, spoluautor práce. „Díky využití radioteleskopu ALMA náš objev představuje obrovský krok kupředu. A to jak v případě použitých frekvencí elektromagnetického záření, tak ve smyslu zmenšování vzdáleností od černé díry, kde bylo magnetické pole pozorováno – pouze několik světelných dní od horizontu událostí. Tyto výsledky, a budoucí studie, nám pomohou pochopit, co se opravdu děje v bezprostředním okolí supermasivních černých děr.“
Poznámky
[1] Mnohem slabší magnetické pole bylo detekováno v sousedství relativně klidné supermasivní černé díry v centru naší Galaxie. Nedávná pozorování na milimetrových vlnových délkách také odhalila slabá magnetická pole v aktivní galaxii NGC 1275.
Další informace
Výzkum byl prezentován v práci pod názvem „A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole“, která byla zveřejněna v Science, 17. dubna 2015.
