Obrazový kredit: NRAO
Třicet let poté, co astronomové objevili záhadný objekt v přesném středu naší Galaxie Mléčné dráhy, mezinárodnímu týmu vědců se konečně podařilo přímo měřit velikost tohoto objektu, který obklopuje černou díru téměř čtyř miliónkrát hmotnější než Slunce. Toto je dosud nejbližší teleskopický přístup k černé díře a do budoucna přináší hlavní hranici astrofyziky. Vědci použili k průlomu radioteleskop Velmi dlouhá základní linie (VLBA) National Science Foundation.
"Je to velký krok vpřed," řekl Geoffrey Bower z Kalifornské univerzity v Berkeley. „To je něco, co lidé chtěli dělat 30 let,“ protože v roce 1974 byl objeven objekt Galaktického centra, zvaný Střelec A * (prohlásil „A-star“), v roce 1. vydání. Science Express.
"Nyní máme velikost objektu, ale tajemství jeho přesné povahy stále zůstává," dodal Bower. Dalším krokem, vysvětlil, je naučit se jeho tvar, „takže můžeme zjistit, zda se jedná o trysky, tenký disk nebo sférický mrak.“
Střed Mléčné dráhy, 26 000 světelných let od Země, je zakryt prachem, takže teleskopy viditelného světla nemohou objekt studovat. Zatímco rádiové vlny z centrální oblasti Galaxie mohou pronikat prachem, jsou rozptýleny turbulentní nabitou plazmou v prostoru podél přímky pohledu na Zemi. Tento rozptyl zmařil dřívější pokusy o měření velikosti centrálního objektu, stejně jako mlha rozostřuje pohled vzdálených majáků.
"Po 30 letech rádiové dalekohledy konečně zvedly mlhu a my vidíme, co se děje," řekl Heino Falcke z Westerbork Radio Observatory v Nizozemsku, další člen výzkumného týmu.
Světlý objekt emitující rádiové záření by úhledně zapadl přímo do dráhy Země na oběžné dráze kolem Slunce, uvedli astronomové. Počítají, že černá díra je asi 14 milionů kilometrů a snadno se vejde na ortuť Merkuru. Černé díry jsou koncentrace hmoty tak husté, že ani světlo nemůže uniknout jejich silné gravitaci.
Nová pozorování VLBA poskytla astronomům nejlepší pohled na systém černé díry. "Jsme mnohem blíž vidět účinky černé díry na její prostředí zde než kdekoli jinde," řekl Bower.
Má se za to, že centrální černá díra Mléčné dráhy, stejně jako její masivnější bratranci v aktivnějších galaktických jádrech, čerpá materiál ze svého okolí a v procesu pohánějícím emise rádiových vln. Přestože nová pozorování VLBA neposkytla konečnou odpověď na povahu tohoto procesu, pomohly vyloučit některé teorie, řekl Bower. Na základě nejnovější práce vysvětlil, že nejvyšší zbývající teorie pro povahu objektu emitujícího záření jsou trysky subatomických částic, podobné těm, které jsou vidět v radiových galaxiích; a některé teorie týkající se zrychlení hmoty poblíž okraje černé díry.
Jak astronomové studovali Střelce A * na vyšších a vyšších rádiových frekvencích, zdánlivá velikost objektu se zmenšila. Také tato skutečnost, řekl Bower, pomohl vyloučit některé představy o povaze objektu. Snížení pozorované velikosti se zvyšující se frekvencí nebo kratší vlnovou délkou také dává astronomům tantalizující cíl.
"Myslíme si, že nakonec můžeme pozorovat na dostatečně krátkých vlnových délkách, že uvidíme cutoff, když dosáhneme velikosti samotné černé díry," řekl Bower. Kromě toho řekl: „v budoucích pozorováních doufáme, že uvidíme„ stín “vržený gravitačním čočkovým efektem velmi silné gravitace černé díry.“
V roce 2000 navrhl Falcke a jeho kolegové takové pozorování z teoretických důvodů a nyní se to zdá být proveditelné. "Zobrazování stínu horizontu událostí černé díry je nyní na dosah, pokud budeme v následujících letech dostatečně tvrdě pracovat," dodal Falcke.
Další závěr, který vědci dosáhli, je, že „celková hmotnost černé díry je velmi koncentrovaná,“ tvrdí Bower. Nová pozorování VLBA poskytují „nejpřesnější lokalizaci hmoty superhmotné černé díry vůbec“. Přesnost těchto pozorování umožňuje vědcům říci, že hmotnost nejméně 40 000 Slunců musí být umístěna v prostoru odpovídajícím velikosti orbity Země. Toto číslo však představuje pouze dolní mez hmotnosti. Vědci se s největší pravděpodobností domnívají, že veškerá hmotnost černé díry - rovna čtyřem milionům Slunců - je soustředěna dobře uvnitř oblasti pohlcené objektem emitujícím rádiové záření.
Aby astronomové mohli provést měření, museli jít do pečlivých délek, aby se vyhnuli rozptylovému efektu plazmatické „mlhy“ mezi Střelcem A * a Zemí. "Museli jsme tlačit naši techniku opravdu tvrdě," řekl Bower.
Bower přisoudil úkol „pokusit se vidět svou žlutou gumovou kachnu skrz matnou sklenici sprchového koutu“. Díky mnoha pozorováním, uchováváním pouze dat nejvyšší kvality a matematickému odstranění rozptylového účinku plazmy se vědcům podařilo provést vůbec první měření velikosti Střelce A *.
Kromě Bower a Falcke zahrnuje výzkumný tým Robin Herrnstein z Columbia University, Jun-Hui Zhao z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku, Miller Goss z Národní observatoře pro rozhlasovou astronomii a Donald Backer z Kalifornské univerzity v Berkeley. Falcke je také vedlejším profesorem na University of Nijmegen a hostujícím vědcem Institutu Max-Plancka pro radioastronomii v německém Bonnu.
Střelec A * objevil v únoru 1974 Bruce Balick, nyní na University of Washington, a Robert Brown, nyní ředitel Národního astronomického a ionosférického centra na Cornell University. Přesvědčivě se ukázalo, že je středem Mléčné dráhy, kolem níž se otáčí zbytek galaxie. V roce 1999 Mark Reid z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku a jeho kolegové použili pozorování VLBA u Střelce A * k detekci pohybu Země na oběžné dráze kolem středu Galaxie a určili, že naše Sluneční soustava zabere 226 milionů let, než vytvoří jeden okruh kolem Galaxie.
V březnu 2004 se na vědecké konferenci oslavující objev Střelce A * v Zelené bance před 30 lety shromáždilo 55 astronomů v observatoře National Radio Astronomy Observatory v Green Bank ve Západní Virginii. Na této konferenci vědci odhalili pamětní desku na jednom z objevovacích dalekohledů.
Very Long Baseline Array, součást National Radio Astronomy Observatory, je celoevropský radioteleskopický systém s 10 240-tunovými anténami od Havaje po Karibik. Poskytuje největší rozlišovací schopnost nebo schopnost vidět jemné detaily jakéhokoli dalekohledu v astronomii, na Zemi nebo ve vesmíru.
Národní radioastronomická observatoř je zařízení Národní vědecké nadace, provozované na základě dohody o spolupráci společností Associated Universities, Inc.
Původní zdroj: NRAO News Release
