Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie

Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie

(Popiska obrázku v závěru článku) Autor: Astronomický ústav AV ČR
(Popiska obrázku v závěru článku)
Autor: Astronomický ústav AV ČR
Přestože astronomové mají k dispozici velmi detailní pozorování vnitřních částí naší Galaxie v mnoha spektrálních oborech, celková struktura blízkého okolí galaktického středu je doposud neznámá. Objekty ležící nepochybně v různých vzdálenostech se nám promítají na nebeskou sféru a jejich skutečná poloha v prostoru tedy zůstává pozorovatelům skryta. Frédéric Marin z AsÚ a jeho spolupracovníci navrhli a otestovali metodu, která umožňuje stanovit úplnou prostorovou pozici molekulárních oblaků v centrální části Galaxie.

Střed naší Galaxie, nacházející se ve vzdálenosti 8 kiloparseků, ukrývá ve svém středu objekt označovaný Sagittarius A* (zkráceně Sgr A*), nejbližší známou černou veledíru. V jejím bezprostředním gravitačním dosahu se nachází několik oblastí tvorby hvězd a také obří molekulová oblaka. Toto prostředí činí z galaktického centra vzdálenou laboratoř pro zkoumání procesů spojených s akrecí materiálu na černé díry. V současnosti se však zdá, že aktivita tohoto komplexu je velmi nízká, podle odhadů pohltí černá díra Sgr A* sotva 10 na mínus osmou slunečních hmot ročně.

Klidový stav je ve zjevném nesouladu s rentgenovými pozorování obřích molekulových oblaků v bezprostředním okolí černé díry, označovaných jako Sgr B2 a Sgr C. Ty jsou význačnými zdroji rentgenového záření souvisejícího s fluorescencí v čarách ionizovaného železa. Zdá se, že přinejmenším část této rentgenové emise lze vysvětlit rozptylem záření z blízkého rentgenového zdroje. Ovšem vyjma Sgr A* se v této oblasti žádný dostatečně silný zdroj rentgenového záření nenachází – a i Sgr A* se v současné době jeví jako příliš slabý zdroj. Záhadu by bylo možné vysvětlit s přihlédnutím ke konečné rychlosti šíření elektromagnetických vln. V minulosti byla černá díra Sgr A* aktivnější a to, co dnes sledujeme jako rentgenové záření molekulových oblaků je ve skutečnosti odraz („prasátko“) této aktivity. Výpočty naznačují, že toto období zvýšené aktivity nastalo před pouhými 300 lety. Je zřejmé, že časování odrazu silně závisí na poloze molekulového oblaku vůči zdroji. Tu však není možné konvenčními metodami určit.

Zdá se, že jednou z možností by bylo využít skutečnosti, že při odrazu záření v molekulovém oblaku (v detailu se nejedná o prostý odraz, ale o komplikované přepracování příchozího záření) dojde k jeho částečné polarizaci. Míra polarizace záření pak závisí na vzájemné poloze zdroje a oblaku.

Frédéric Marin a jeho kolegové tedy sestavili jednoduchý model okolí galaktického středu, přičemž využili geometrických omezení plynoucích z pozorování v nejrůznějších oblastech spektra. Geometrické schéma zahrnuje zdroj Sgr A* obklopený celou stovkou oblaků vyplňujících vnitřních 5 pc Galaxie, představujících pozorovaný molekulární disk. Ve větších vzdálenostech od středu se pak nachází chladná prachová struktura, která má tvar zkrouceného prstence. Ten je v modelu reprezentován třemi stovkami zřetězených sférických oblaků s vlastnostmi (hustotou, teplotou, rychlostmi) určenými z rádiových interferometrických pozorování. Prachový prstenec připomínající při pohledu z boku symbol nekonečna – položenou osmičku – zasahuje do 100 pc od středu a je 50 pc vysoký. V modelu jsou samozřejmě zahrnuty oba velké molekulové oblaky Sgr B2 a Sgr C, jejichž pozice je odhadnuta z interferometrických i jiných pozorování.

S pomocí počítačového kódu „Stokes“, na jehož vývoji F. Marin spolupracuje, „proháněli“ autoři systémem miliardu rentgenových fotonů, jejichž vývoj a pohyb byl řešen jako přenos polarizovaného záření, tedy korektním a dosud nejpreciznějším fyzikálním přístupem. Výsledkem je předpokládaná mapa stupně a úhlu polarizace rentgenového záření v pásu energií 8-35 keV. Tato mapa zhruba odpovídá vzhledu projekce sestaveného modelu, velmi dobře je v ní patrný například prachový prstenec. Nejvýraznějšími objekty mapy jsou však reflexní mlhoviny Sgr B2 a Sgr C. V nich stupeň polarizace přesahuje dokonce hodnotu 40 %. Vzhledem k tomu, že přesné pozice těchto oblaků ani samotné černé díry Sgr A* nejsou přesně známy, autoři učinili pokus, kdy pozice těchto tří objektů mírně měnili a studovali dopad nové konfigurace na výslednou polarizační mapu. Z výsledků vyplývá, že stupeň i směr polarizace jsou na změny poloh vysoce citlivé.

To činí z metodiky velmi účinný nástroj, s jehož pomocí by bylo možné zrekonstruovat skutečnou trojrozměrnou strukturu galaktického centra. F. Marin a kolegové v práci dále diskutují další vhodné objekty, převážně molekulové oblaky, které by mohly být navrženou metodou proměřeny.

V současnosti však není na orbitě žádný přístroj, který by umožňoval měření polarizace záření ve zvolených oborech. Sonda NHXM (New Hard X-ray Mission) navržená do soutěže o slot M3 Evropské kosmické agentury ESA, kde se bohužel nedostala do užšího výběru, měla mít na palubě velmi vhodný detekční přístroj. F. Marin ukazuje, že s její pomocí bychom se o středu naší Galaxie dozvěděli nepochybně mnoho nových informací. Takto však zůstává metodika připravena pro budoucí mise. Pracovníci Astronomického ústavu se nyní podílejí na přípravě vědeckých podkladů pro nový návrh mise M4, tentokrát pod názvem XIPE – X-ray Imaging Polarimetry Explorer. Studium středu Mléčné dráhy je jedním z nejzajímavějších „tahounů“ tohoto projektu.


Poznámka k obrázku v úvodu článku: Teplotní mapa centra Galaxie v logaritmické škále [Molinari, S. a kol. ApJ 735 (2011) L33] a předpovězená mapa polarizace rentgenového záření podle výpočtů F. Marina. Směr zelených úseček odpovídá očekávanému směru polarizace, jejich délka je pak úměrná stupni polarizace záření. Vyznačeny jsou nejvýznamnější objekty, včetně reflexních mlhovin Sgr B2 a Sgr C, molekulární disk (CND) a prachový prstenec.


Reference: Marin F. a kol., Prospects of 3D mapping of the Galactic Centre clouds with X-ray polarimetry, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 441 (2014) 3170-3176, arXiv:1405.0898

Reference (2): Marin F. a kol., Probing the Galactic center with X-ray polarimetry, Proceedings of the Annual Meeting of the French Astronomical Society (2014), arXiv:1408.0354

Kontakt: Dr. Frédéric Marin, frederic.marin@asu.cas.cz

Převzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.




Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.



39. vesmírný týden 2016

39. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 26. 9. do 2. 10. 2016. Měsíc bude v novu. Venuše, Mars a Saturn najdeme večer stále jen nízko nad obzorem. Neptun a Uran můžeme pozorovat celou noc. Na ranní obloze můžeme před svítáním pozorovat kužel zvířetníkového světla do něhož před východem Slunce stoupá planeta Merkur a bude zde také srpek Měsíce.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Pradědovy Perseidy 2016

Píše se rok 258, 10. srpen. Na rošt nad horké uhlí je položen správce chrámové pokladny před několika dny popraveného papeže Sixta II a je opékán zaživa. Po chvíli volá: „Z jedné strany jsem již opečený, pokud mě chcete mít dobře udělaného, je čas mě otočit na druhou stranu.“ Toto utrpení podstoupil

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Mesic

Mesic

Další informace »