Korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astronomowie zauważyli oznaki „gorącego punktu” krążącego wokół Sagittarius A*, czarnej dziury w centrum naszej galaktyki. Odkrycie pomaga nam lepiej zrozumieć zagadkowe i dynamiczne środowisko naszej supermasywnej czarnej dziury.
„Uważamy, że patrzymy na poruszającą się gorącą bańkę gazu Strzelec A * na orbicie podobnej wielkości do orbity planety Merkury, ale wykonując pełną pętlę w zaledwie około 70 minut. Wymaga to oszałamiającej prędkości wynoszącej około 30% prędkości światła!” mówi Maciek Wielgus z Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka w Bonn w Niemczech, który kierował badaniem opublikowanym dzisiaj w Astronomy & Astrophysics.
Obserwacji dokonano za pomocą ALMA w chilijskich Andach – radioteleskopu, którego współwłasnością jest Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) – podczas kampanii współpracy Event Horizon Telescope (EHT) mającej na celu obrazowanie czarnych dziur. W kwietniu 2017 r. EHT połączył osiem istniejących radioteleskopów na całym świecie, w tym m.in ALMA, w wyniku czego niedawno opublikowane pierwsze w historii zdjęcie Strzelca A*. Aby skalibrować dane EHT, Wielgus i jego współpracownicy będący członkami EHT Collaboration wykorzystali dane ALMA zarejestrowane jednocześnie z obserwacjami EHT Sagittarius A. Ku zaskoczeniu zespołu było więcej wskazówek na temat natury czarnej dziury ukrytej w pomiary wyłącznie ALMA.
Przez przypadek niektóre obserwacje przeprowadzono wkrótce po wybuchu lub rozbłysku RTG energia została wyemitowana z centrum naszej galaktyki, które zostało zaobserwowane przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Chandra. Uważa się, że tego rodzaju rozbłyski, obserwowane wcześniej za pomocą teleskopów rentgenowskich i podczerwieni, są powiązane z tak zwanymi „gorącymi punktami”, czyli bąbelkami gorącego gazu, które krążą bardzo szybko i blisko gwiazdy. czarna dziura.
„Naprawdę nowe i interesujące jest to, że takie rozbłyski były jak dotąd wyraźnie widoczne jedynie w obserwacjach rentgenowskich i podczerwonych Sagittarius A*. Po raz pierwszy widzimy tutaj bardzo silną wskazówkę, że orbitujące gorące punkty są również obecne w obserwacjach radiowych.” – mówi Wielgus, który jest także powiązany z Centrum Astronomicznym Mikołaja Kopernika w Polsce i Inicjatywą Black Hole przy ul. Harvard University, USA.
„Być może te gorące punkty wykryte w podczerwieni są przejawem tego samego zjawiska fizycznego: w miarę ochładzania się gorące punkty emitujące podczerwień stają się widoczne na dłuższych falach, podobnie jak te obserwowane przez ALMA i EHT” – dodał. dodaje Jesse Vos, doktorant na Uniwersytecie Radboud w Holandii, który również brał udział w tym badaniu.
Od dawna uważano, że rozbłyski powstają w wyniku oddziaływań magnetycznych w bardzo gorącym gazie krążącym bardzo blisko Sagittarius A*, a nowe odkrycia potwierdzają tę tezę. „Teraz znaleźliśmy mocne dowody na magnetyczne pochodzenie tych rozbłysków, a nasze obserwacje dają nam wskazówkę dotyczącą geometrii procesu. Nowe dane są niezwykle pomocne w budowaniu teoretycznej interpretacji tych wydarzeń” mówi współautorka Monika Mościbrodzka z Uniwersytetu Radboud.
ALMA umożliwia astronomom badanie spolaryzowanej emisji radiowej ze Strzelca A, które można wykorzystać do odkrycia pola magnetycznego czarnej dziury. Zespół wykorzystał te obserwacje w połączeniu z modelami teoretycznymi, aby dowiedzieć się więcej na temat powstawania gorącego punktu i środowiska, w którym jest ono osadzone, w tym pola magnetycznego wokół Strzelca A. Przeprowadzone badania dostarczyły silniejszych ograniczeń co do kształtu tego punktu Pole magnetyczne niż poprzednie obserwacje, pomagając astronomom odkryć naturę naszej czarnej dziury i jej otoczenia.
Obserwacje potwierdzają część poprzednie odkrycia dokonane przez instrument GRAVITY na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) należącym do ESO, który obserwuje w podczerwieni. Dane z GRAVITY i ALMA sugerują, że rozbłysk ma swoje źródło w grudce gazu wirującego wokół czarnej dziury z prędkością około 30% prędkości światła na niebie w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, przy czym orbita gorącego punktu jest prawie zwrócona w stronę czarnej dziury. .
„W przyszłości powinniśmy być w stanie śledzić gorące punkty na różnych częstotliwościach za pomocą skoordynowanych obserwacji na wielu długościach fal zarówno za pomocą GRAVITY, jak i ALMA — powodzenie takiego przedsięwzięcia byłoby prawdziwym kamieniem milowym w naszym zrozumieniu zjawiska fizyka rozbłysków w centrum Galaktyki” mówi Ivan Marti-Vidal z Uniwersytetu w Walencji w Hiszpanii, współautor badania.
Zespół ma także nadzieję, że będzie w stanie bezpośrednio obserwować orbitujące skupiska gazu za pomocą EHT, aby sondować coraz bliżej czarnej dziury i dowiedzieć się o niej więcej. „Mamy nadzieję, że pewnego dnia będziemy mogli śmiało powiedzieć, że «wiemy», co dzieje się w Sagittarius A*” – podsumowuje Wielgus.
Referencje czasopisma
- M. Wielgus, M. Mościbrodzka, J. Vos, Z. Gelles, I. Martí-Vidal, J. Farah, N. Marchili, C. Goddi i H. Messias. Ruch orbitalny w pobliżu Strzelca A* – Ograniczenia z polarymetrycznych obserwacji ALMA. Astronomia i astrofizyka, DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202244493
