Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
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
- Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
- Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
- Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
- Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
- Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
- Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
- Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
- Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
- Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
- Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
- Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
- Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
- Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
- Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
- Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
- Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
- Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
- Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
- Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
- Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
- Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
- Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
- Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
- Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
- Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
- Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
- Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
- Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
- Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
- Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
- Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
- Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
- Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
- Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
- Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
- Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
- Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
- Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
- Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
- Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
- Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
- Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
- Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
- Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
- Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
- Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
- Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES
- Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?
- Výzkumy v ASU AV ČR (78): Hvězdné větry neobvyklých horkých hvězd
- Výzkumy v ASU AV ČR (79): Binární bílý trpaslík s magnetickou složkou
- Výzkumy v ASU AV ČR (80): Vznik druhé generace hvězd v hustých hvězdokupách
- Výzkumy v ASU AV ČR (81): Detekce sopek pod ledovým příkrovem Antarktidy
- Výzkumy v ASU AV ČR (82): Pozoruhodný vývoj sluneční póry
- Výzkumy v ASU AV ČR (83): Problémy zobrazování vícerozměrných astrofyzikálních dat
- Výzkumy v ASU AV ČR (84): Rumunský superbolid byl z neobvyklého materiálu
- Výzkumy v ASU AV ČR (85): Fragmentace plynných obálek a vznik dalších generací hvězd
- Výzkumy v ASU AV ČR (86): Vzplanutí typu zebra jako diagnostika vlastností plazmatu
- Výzkumy v ASU AV ČR (87): Zrcadlová nestabilita v turbulentním slunečním větru
- Výzkumy v ASU AV ČR (88): Molekulární plyn v „kometárním“ ohonu galaxie
- Výzkumy v ASU AV ČR (89): Jsou aktivní galaktická jádra podobná rentgentovým dvojhvězdám?
- Výzkumy v ASU AV ČR (90): Nové určení periody pohybu zemského pólu
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (91): Prášící supernovy a přebytek infračerveného záření u mladých hvězdokup
- Výzkumy v ASU AV ČR (92): Mohou neutronové hvězdy za magnetismus černých veleděr?
- Výzkumy v ASU AV ČR (93): Videometeory jako nástroj určení orbit meteoroidů
- Výzkumy v ASU AV ČR (94): Kouřové kroužky ve slunečních erupcích
- Výzkumy v ASU AV ČR (95): Nalezneme kolem B[e] nadobra pastýřské planety?
- Výzkumy v ASU AV ČR (96): Prostorová rekonstrukce protuberance typu tornádo
- Výzkumy v ASU AV ČR (97): Globální modely hvězdného větru odhalují menší hmotnostní ztráty horkých hvězd
- Výzkumy v ASU AV ČR (98): Je rychlý trpaslík pozůstatkem nepovedeného výbuchu supernovy?
- Výzkumy v ASU AV ČR (99): Polarizace rentgenového záření umožní na dálku změřit černou veledíru
- Výzkumy v ASU AV ČR (100): Na čem jsme prozatím pracovali…
- Výzkumy v ASU AV ČR (101): Hvězdná erupce během planetárního tranzitu
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (102): Jak zvážit černou veledíru pomocí rentgenových záblesků
- Výzkumy v ASU AV ČR (103): O vzniku kulových hvězdokup
- Výzkumy v ASU AV ČR (104): Bílé erupce pozorované nad okrajem slunečního disku
- Výzkumy v ASU AV ČR (105): Polární výtrysky v okolí černých děr
- Výzkumy v ASU AV ČR (106): Pohled na hvězdu se závojem po dvou letech
- Výzkumy v ASU AV ČR (107): Co rozlišuje umbru od penumbry sluneční skvrny?
- Výzkumy v ASU AV ČR (108): `Oumuamua má excitovanou rotaci
- Výzkumy v ASU AV ČR (109): Dlouhodobá aktivita kataklyzmické proměnné QU Carinae
- Výzkumy v ASU AV ČR (110): Model přechodové vrstvy ve sluneční atmosféře
- Výzkumy v ASU AV ČR (111): Vznik malých železných meteorů
- Výzkumy v ASU AV ČR (112): Proudění plazmatu v okolí slunečních filamentů
- Výzkumy v ASU AV ČR (113): Studium horkých podtrpaslíků
- Výzkumy v ASU AV ČR (114): Efekty obecné relativity v rentgenovém záření aktivních galaktických jader
- Výzkumy v ASU AV ČR (115): Původ viditelného záření ve hvězdných supererupcích
- Výzkumy v ASU AV ČR (116): Opticky tmavé oblaky neutrálního vodíku
- Výzkumy v ASU AV ČR (117): MOND vysvětluje některé neobvyklé vlastnosti místní skupiny galaxií
- Výzkumy v ASU AV ČR (118): Nová metoda určení parametrů volné nutace zemského jádra
- Výzkumy v ASU AV ČR (119): Pád plazmového oblaku ve sluneční atmosféře jako zdroj rádiového záření
- Výzkumy v ASU AV ČR (120): Dlouhodobá aktivita hvězdy X Serpentis po výbuchu novy
- Výzkumy v ASU AV ČR (121): Analytický model ztráty plynu v galaxiích vnějším dynamickým tlakem
- Výzkumy v ASU AV ČR (122): Velmi hmotné hvězdy v přechodových stádiích v galaxii M33
- Výzkumy v ASU AV ČR (123): Prašný vulkanismus supernov
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (124): Velmi husté poerupční smyčky pozorované sondou SDO
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (125): Překvapivě nepoškozená galaktická velebublina
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (126): Ohřev fotosféry Slunce v průběhu silné erupce
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (127): Disky okolo emisních horkých hvězd
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (128): Nadobří hvězdy v kulových hvězdokupách
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (129): Akrece na černou díru jako předchůdce dlouhých záblesků gama?
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (130): Spektra hmotných hvězd s velmi nízkou metalicitou
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (131): Nedávný výron hmoty u hvězdy ρ Cas naznačuje blížící se přechod žluté mezery
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (132): Shluky v hvězdném větru ovlivňují svítivost rentgenových dvojhvězd
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (133): Meteory vypovídají o vlastnostech meziplanetární hmoty
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (134): Případ Maribo - křehký materiál přežil vstup do atmosféry vysokou rychlostí
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (135): Možné konfigurace planetární soustavy Kepler-410
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (136): Testování teorií gravitace v raných galaxiích
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (137): Oscilace ve slunečních erupcích
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (138): Atmosféry exoplanet dvoumetrovými dalekohledy
- Výzkumy v ASU AV ČR (139): Hledání vysokofrekvenčních koronálních vln během úplného zatmění Slunce
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (140): Češi objevili první chemicky pekuliární A hvězdu s pulzacemi v těsné dvojhvězdě
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (141): Záření korón aktivních galaktických jader
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (142): Zelení hrášci v rentgenovém záření
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (143): 3D efekty v hvězdných atmosférách
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (144): Poruchovost v české rozvodné síti v závislosti na úrovni sluneční aktivity
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (145): Rotační štěpení planetek vytváří asteroidální páry a shluky
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (146): Potvrzen sodík v atmosférách dvou exoplanet
- Výzkumy v AsÚ AV ČR (147): Dynamika slunečního větru v numerické simulaci