Astronomové detekovali bublinu plynu obíhající kolem superhmotné černé díry v centru naší Galaxie

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2212, 22. zaří 2022)

„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.

Další informace

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).

Složení týmu: M. Wielgus (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Německo [MPIfR]; Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Polish Academy of Sciences, Polsko; Black Hole Initiative at Harvard University, USA [BHI]), M. Moscibrodzka (Department of Astrophysics, Radboud University, Nizozemí [Radboud]), J. Vos (Radboud), Z. Gelles (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA a BHI), I. Martí-Vidal (Universitat de València, Španělsko), J. Farah (Las Cumbres Observatory, USA; University of California, Santa Barbara, USA), N. Marchili (Italian ALMA Regional Centre, INAF-Istituto di Radioastronomia, Itálie a MPIfR), C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Itálie a Universidade de São Paulo, Brazílie) a H. Messias (Joint ALMA Observatory, Chile).

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan), MOST (Ministry of Science and Technology), NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, testování a provoz teleskopu ALMA.

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálie. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře - největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky teleskopu ALMA
• tisková zpráva - první snímek černé díry Sagittarius A*
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Maciek Wielgus; Max Planck Institute for Radio Astronomy; Bonn, Germany; Tel.: +48 602417268; Email: maciek.wielgus@gmail.com

Monika Mościbrodzka; Radboud University; Nijmegen, The Netherlands; Tel.: +31-24-36-52485; Email: m.moscibrodzka@astro.ru.nl

Ivan Martí Vidal; University of Valencia; Valencia, Spain; Tel.: +34 963 543 078; Email: i.marti-vidal@uv.es

Jesse Vos; Radboud University; Nijmegen, The Netherlands; Mobil: +31 6 34008019; Email: jt.vos@astro.ru.nl

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2212, 22. zaří 2022)