Nový pohled na supermasivní černou díru uprostřed Mléčné dráhy naznačuje skrytý výtrysk hmoty

Spolupráce EHT před téměř 5 lety (v roce 2019) zveřejnila velmi známý snímek „mlhavé oranžové americké koblihy“, supermasivní černé díry v jádře obrovské eliptické galaxie Messier 87 (53 milionů světelných let od Země). Šlo o vůbec první přímý pohled na černou díru v historii lidstva. Když astronomové porovnali snímky M87* a Sgr A*, nalezli mnoho nápadných podobností, například již v samotném vzhledu, a to přesto, že černá díra uprostřed naší galaxie je více než 1000× menší a méně hmotná než ta v Messier 87. Astrofyzici se proto rozhodli Sagittarius A* prozkoumat podrobněji – v polarizovaném světle, aby zjistili v čem dalším se ještě shodují.

Proč zrovna polarizované světlo? Vlny polarizovaného světla kmitají pouze v jedné určité rovině, zatímco v nepolarizovaném záření jsou tyto oscilace orientovány v různých směrech. Světlo pocházející z akrečního disku kolem černé díry je polarizováno silným magnetickým polem tvořeným ionizovanými částicemi obíhajícími kolem díry. Díky polarizovanému světlu jsme tedy schopni zjistit, jak silné a zkroucené je dané magnetické pole. 

Pořízení a zpracování takového snímku samozřejmě není vůbec jednoduché. Materiál obíhající v akrečním disku se totiž pohybuje rychlostmi v řádech desítek procent rychlosti světla. Magnetická pole kolem černých děr jsou zároveň velmi turbulentní a dynamická. Skládání dat zachycených během několika dní do jedné fotografie je tak velmi obtížné. Pohled na černou díru je rušen mračny Mléčné dráhy a atmosférou Země.

„Protože se Sgr A* během fotografování pohybuje, bylo obtížné zkonstruovat i nepolarizovaný snímek. Když se ukázalo, že zvládneme udělat polarizovaný snímek, byla to velká úleva. Některé modely byly totiž příliš divoké na to, aby bylo možné zkonstruovat polarizovaný obraz, ale příroda k nám naštěstí nebyla tak krutá," říká vedoucí vědecký pracovník projektu EHT Geoffrey Bower z Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Tchaj-pej.

Musíme si také uvědomit, že disk je na obloze velikostně zhruba ekvivalentní tenisovému míčku nacházejícím se na lunárním povrchu pozorovaném z naší planety. Na nebi tedy jde o velmi malý objekt, a na jeho rozlišení je proto nutná virtuální anténa o velikosti Země složená z několika radioteleskopů. 

Astronomům se tyto složité překážky podařilo překonat. Zjistili, že se struktury magnetických polí velikostně naprosto odlišných černých děr (M87* a Sgr A*) značně podobají. Podle expertů to může naznačovat, že silná magnetická pole jsou jakousi základní vlastností černých děr. Tato podobnost by také mohla směřovat na přítomnost skrytého výtrysku hmoty neboli jetu, který je v případě M87* jasně zřetelný. Odhalí jej dokonce i amatérská astrofotografická vybavení. 

Výtrysk díry Sagittarius A* jsme však zatím přímo nenalezli. Na jeho existenci ale ukazuje právě ono silné magnetické pole, které je podle výzkumů rozhodující pro to, jak černé díry interagují s okolní hmotou. V případě veledíry M87* její pole umožňují vypouštění výtrysků materiálu do prostoru. Je tedy dost možné, že se něco podobného děje i v srdci Mléčné dráhy. 

To se pokusí objasnit spolupráce Event Horizon Telescope v nadcházejícím desetiletí, kdy projekt podstoupí plánované rozšíření, díky němuž bychom se mohli dočkat ještě přesnějších dat a ostřejších snímků, které nám pomohou ve zkoumání černých děr. Další pozorování Sagittarius A* virtuální anténou o velikosti Země jsou plánována na letošní duben. Během nich bude využito více radioteleskopů než posledně, určitě se tedy máme na co těšit. 

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] eso.org
[2] phys.org
[3] YouTube: Anton Petrov